PIMPL 模式的实现及应用

 

pImpl惯用手法的运用方式大家都很清楚，其主要作用是解开类的使用接口和实现的耦合。如果不使用pImpl惯用手法，代码会像这样：

       //c.cc

        #include<x.h>

        class C

        {

        public:

            void f1();

        private:

            X x; //与X的强耦合

        };

 

像上面这样的代码，类C与它的实现就是强耦合的，从语义上说，x成员数据是属于C的实现部分，不应该暴露给用户。从语言的本质上来说，在用户的代码中，每一次使用”new C”和”C c1”这样的语句，都会将X的大小硬编码到编译后的二进制代码段中（如果X有虚函数，则还不止这些）——这是因为，对于”new C”这样的语句，其实相当于operator new(sizeof(C) )后面再跟上C的构造函数，而”C c1”则是在当前栈上腾出sizeof(C)大小的空间，然后调用C的构造函数。因此，每次X类作了改动，使用c.cc的源文件都必须重新编译一次，因为X的大小可能改变了。

在一个大型的项目中，这种耦合可能会对build时间产生相当大的影响。

pImpl惯用手法可以将这种耦合消除，使用pImpl惯用手法的代码像这样：

//c.cc

        class X; //用前导声明取代include

        class C

        {

         ...

         private:

            X* pImpl; //声明一个X*的时候，class X不用完全定义

        };

 

在一个既定平台上，任何指针的大小都是相同的。之所以分为X*，Y*这些各种各样的指针，主要是提供一个高层的抽象语义，即该指针到底指向的是那个类的对象，并且，也给编译器一个指示，从而能够正确的对用户进行的操作（如调用X的成员函数）决议并检查。但是，如果从运行期的角度来说，每种指针都只不过是个32位的长整型（如果在64位机器上则是64位，根据当前硬件而定）。

正由于pImpl是个指针，所以这里X的二进制信息（sizeof(C)等）不会被耦合到C的使用接口上去，也就是说，当用户”new C”或”C c1”的时候，编译器生成的代码中不会掺杂X的任何信息，并且当用户使用C的时候，使用的是C的接口，也与X无关，从而X被这个指针彻底的与用户隔绝开来。只有C知道并能够操作pImpl成员指向的X对象。

测试用例：

//cls.h

#ifndef _CLS_H#define _CLS_H#include<iostream>#include<memory>class CMyClass{public:CMyClass(int i = 0);~CMyClass(void);public:void Print();private:int m_iData;};#endif

//c.cc

#include"cls.h"CMyClass::CMyClass(int i):m_iData(i){}CMyClass::~CMyClass(void){}void CMyClass::Print(){std::cout << "CMyClass::print "<< m_iData <<std::endl;}

//pmipl.h

#ifndef _PMIMPL_#define _PMIMPL_#include<iostream>#include<memory>class CMyClass; class CPimpl{public:CPimpl(int i = 0);~CPimpl(void);public:void Print();private:std::auto_ptr<CMyClass> ptr_mCls;};#endif

//pmiph.cc

#include "pimpl.h"#include"cls.h"CPimpl::CPimpl(int i):ptr_mCls(new CMyClass(i)){}CPimpl::~CPimpl(void){}void CPimpl::Print(){ptr_mCls->Print();}

//main.cc

#include "pimpl.h"int main(int argc,char *argv[]){CPimpl pl(8);pl.Print();}