C++中接口与实现分离的技术
在用C++寫要導(dǎo)出類的庫(kù)時(shí)，我們經(jīng)常只想暴露接口，而隱藏類的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。也就是說我們提供的頭文件里只提供要暴露的公共成員函數(shù)的聲明，類的其他所有信息都不會(huì)在這個(gè)頭文件里面顯示出來。這個(gè)時(shí)候就要用到接口與實(shí)現(xiàn)分離的技術(shù)。
下面用一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子來說明。
?類ClxExp是我們要導(dǎo)出的類，其中有一個(gè)私有成員變量是ClxTest類的對(duì)象，各個(gè)文件內(nèi)容如下：
lxTest.h文件內(nèi)容：
class ClxTest?
{
public:
??? ClxTest();
??? virtual ~ClxTest();
?
??? void DoSomething();
};
lxTest.cpp文件內(nèi)容：
#include "lxTest.h"
#include <iostream>
using namespace std;
ClxTest::ClxTest()
{
}
ClxTest::~ClxTest()
{
}
void ClxTest::DoSomething()
{
??? cout << "Do something in class ClxTest!" << endl;
}
///
?lxExp.h文件內(nèi)容：
#include "lxTest.h"
class ClxExp?
{
public:
??? ClxExp();
??? virtual ~ClxExp();
??? void DoSomething();
private:
??? ClxTest m_lxTest;
??? void lxTest();
};
?lxExp.cpp文件內(nèi)容：
#include "lxExp.h"
ClxExp::ClxExp()
{
}
ClxExp::~ClxExp()
{
}
//? 其實(shí)該方法在這里并沒有必要，這樣只是為了說明調(diào)用關(guān)系
void ClxExp::lxTest()
{
??? m_lxTest.DoSomething();
}
void ClxExp::DoSomething()
{
??? lxTest();
}
為了讓用戶能使用我們的類ClxExp，我們必須提供lxExp.h文件，這樣類ClxExp的私有成員也暴露給用戶了。而且，僅僅提供lxExp.h文件是不夠的，因?yàn)閘xExp.h文件include了lxTest.h文件，在這種情況下，我們還要提供lxTest.h文件。那樣ClxExp類的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)就全暴露給用戶了。另外，當(dāng)我們對(duì)類ClxTest做了修改（如添加或刪除一些成員變量或方法）時(shí)，我們還要給用戶更新lxTest.h文件，而這個(gè)文件是跟接口無關(guān)的。如果類ClxExp里面有很多像m_lxTest那樣的對(duì)象的話，我們就要給用戶提供N個(gè)像lxTest.h那樣的頭文件，而且其中任何一個(gè)類有改動(dòng)，我們都要給用戶更新頭文件。還有一點(diǎn)就是用戶在這種情況下必須進(jìn)行重新編譯！上面是非常小的一個(gè)例子，重新編譯的時(shí)間可以忽略不計(jì)。但是，如果類ClxExp被用戶大量使用的話，那么在一個(gè)大項(xiàng)目中，重新編譯的時(shí)候我們就有時(shí)間可以去喝杯咖啡什么的了。當(dāng)然上面的種種情況不是我們想看到的！你也可以想像一下用戶在自己程序不用改動(dòng)的情況下要不停的更新頭文件和編譯時(shí)，他們心里會(huì)罵些什么。其實(shí)對(duì)用戶來說，他們只關(guān)心類ClxExp的接口DoSomething()方法。那我們?cè)趺床拍苤槐┞额怌lxExp的DoSomething()方法而不又產(chǎn)生上面所說的那些問題呢？答案就是－－接口與實(shí)現(xiàn)的分離。我可以讓類ClxExp定義接口，而把實(shí)現(xiàn)放在另外一個(gè)類里面。下面是具體的方法：
首先，添加一個(gè)實(shí)現(xiàn)類ClxImplement來實(shí)現(xiàn)ClxExp的所有功能。注意：類ClxImplement有著跟類ClxExp一樣的公有成員函數(shù)，因?yàn)樗麄兊慕涌谝耆恢?/strong>。
lxImplement.h文件內(nèi)容：
#include "lxTest.h"
class ClxImplement?
{
public:
??? ClxImplement();
??? ~ClxImplement();
??? void DoSomething();
private:
??? ClxTest m_lxTest;
??? void lxTest();
};
lxImplement.cpp文件內(nèi)容：
#include "lxImplement.h"
ClxImplement::ClxImplement()
{
}
ClxImplement::~ClxImplement()
{
}
void ClxImplement::lxTest()
{
??? m_lxTest.DoSomething();
}
void ClxImplement::DoSomething()
{
??? lxTest();
}
?然后，修改類ClxExp。
修改后的lxExp.h文件內(nèi)容：
//? 前置聲明
class ClxImplement;
class ClxExp?
{
public:
??? ClxExp();
??? virtual ~ClxExp();
?void DoSomething();
private:
??? //? 聲明一個(gè)類ClxImplement的指針，不需要知道類ClxImplement的定義
??? ClxImplement *m_pImpl;
};
??????? 修改后的lxExp.cpp文件內(nèi)容：
//? 在這里包含類ClxImplement的定義頭文件
#include "lxImplement.h"
ClxExp::ClxExp()
{
??? m_pImpl = new ClxImplement;
}
ClxExp::~ClxExp()
{
??? if (m_pImpl)
??????? delete m_pImpl;
}
void ClxExp::DoSomething()
{
??? m_pImpl->DoSomething();
}
通過上面的方法就實(shí)現(xiàn)了類ClxExp的接口與實(shí)現(xiàn)的分離。請(qǐng)注意兩個(gè)文件中的注釋。類ClxExp里面聲明的只是接口而已，而真正的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)被隱藏到了類ClxImplement里面。為了能在類ClxExp中使用類ClxImplement而不include頭文件lxImplement.h，就必須有前置聲明class ClxImplement，而且只能使用指向類ClxImplement對(duì)象的指針，否則就不能通過編譯。在發(fā)布庫(kù)文件的時(shí)候，我們只需給用戶提供一個(gè)頭文件lxExp.h就行了，不會(huì)暴露類ClxExp的任何實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。而且我們對(duì)類ClxTest的任何改動(dòng)，都不需要再給用戶更新頭文件（當(dāng)然，庫(kù)文件是要更新的，但是這種情況下用戶也不用重新編譯！）。這樣做還有一個(gè)好處就是，可以在分析階段由系統(tǒng)分析員或者高級(jí)程序員來先把類的接口定義好，甚至可以把接口代碼寫好（例如上面修改后的lxExp.h文件和lxExp.cpp文件），而把類的具體實(shí)現(xiàn)交給其他程序員開發(fā)。
上文還沒有考慮到類與類之間的繼承關(guān)系。下面我們就來具體的談?wù)勥@個(gè)方面。
還是以上面提到的那篇文章中的例子來說明。
執(zhí)行類：
lxImplement.h文件內(nèi)容：
#include "lxTest.h"
class ClxImplement?
{
public:
??? ClxImplement();
??? ~ClxImplement();
??? void DoSomething();
private:
??? ClxTest m_lxTest;
??? void lxTest();
};
lxImplement.cpp文件內(nèi)容：
#include "lxImplement.h"
ClxImplement::ClxImplement()
{
}
ClxImplement::~ClxImplement()
{
}
void ClxImplement::lxTest()
{
??? m_lxTest.DoSomething();
}
void ClxImplement::DoSomething()
{
??? lxTest();
}
接口類：
lxExp.h文件內(nèi)容：
//? 前置聲明
class ClxImplement;
class ClxExp?
{
public:
??? ClxExp();
??? virtual ~ClxExp();
?void DoSomething();
private:
??? //? 聲明一個(gè)類ClxImplement的指針，不需要知道類ClxImplement的定義
??? ClxImplement *m_pImpl;
};
lxExp.cpp文件內(nèi)容：
//? 在這里包含類ClxImplement的定義頭文件
#include "lxImplement.h"
ClxExp::ClxExp()
{
??? m_pImpl = new ClxImplement;
}
ClxExp::~ClxExp()
{
??? if (m_pImpl)
??????? delete m_pImpl;
}
void ClxExp::DoSomething()
{
??? m_pImpl->DoSomething();
}
但是，如果類ClxExp是另一個(gè)類的子類，而在類ClxExp中要調(diào)用基類的方法，那上面的方案就不行了。比如說，類ClxExp的基類是下面的樣子：
基類
class ClxInF
{
public:
??? ClxInF();
??? virtual ~ClxInF();
??? bool InitSet();
??? virtual void DoSomething();
};
相應(yīng)的類ClxExp的聲明變成了如下的形式：
派生類
class ClxExp : public ClxInF
{
public:
??? ClxExp();
??? virtual ~ClxExp();
??? void DoSomething();
private:
??? ClxImplement *m_pImpl;
};
現(xiàn)在，假設(shè)我們必須在類ClxExp的DoSomething()方法中根據(jù)InitSet()的返回值來確定是否執(zhí)行操作。最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法是把類ClxExp的DoSomething()方法改成下面的樣子：
void ClxExp::DoSomething()
{
??? if (InitSet())
??????? m_pImpl->DoSomething();
}
可是如果這樣的話，接口與實(shí)現(xiàn)就沒有徹底的分離，因?yàn)?span style="color:#ff0000;">實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)被暴露到了接口類中。為了避免這種情況發(fā)生，我們就必須把對(duì)基類ClxInF的方法InitSet()調(diào)用放到執(zhí)行類ClxImplement當(dāng)中。可是怎么在執(zhí)行類ClxImplement當(dāng)中調(diào)用接口類ClxExp的基類ClxInF的方法呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，因?yàn)轭怌lxExp是類ClxInF的子類，那么它也就繼承了類ClxInF的方法，只要把類ClxExp的this指針傳給類ClxImplement，就可以通過這個(gè)指針來調(diào)用類ClxExp的方法，當(dāng)然也可以調(diào)用類ClxExp從基類ClxInF繼承來的方法。下面是修改后的代碼：
lxImplement.h文件內(nèi)容:
#include "lxTest.h"
// 包含聲明類ClxExp的頭文件
#include "lxExp.h"
class ClxImplement?
{
public:
??? //? 構(gòu)造函數(shù)，傳入類的ClxExp的指針
??? ClxImplement(ClxExp *plxExp);
??? ~ClxImplement();
??? void DoSomething();
private:
??? ClxTest m_lxTest;
??? //? 定義一個(gè)類ClxExp的指針，可以通過該指針調(diào)用類ClxExp從基類繼承下來的方法
??? ClxExp *m_plxExp;
??? void lxTest();
};
lxImplement.cpp文件內(nèi)容：
#include "lxImplement.h"
ClxImplement::ClxImplement(ClxExp *plxExp)
{
??? m_plxExp = plxExp;
}
ClxImplement::~ClxImplement()
{
}
void ClxImplement::lxTest()
{
??? m_lxTest.DoSomething();
}
void ClxImplement::DoSomething()
{
??? if (m_plxExp->InitSet())
??????? lxTest();
}
對(duì)于類ClxExp來說，只要修改一下它的構(gòu)造函數(shù)就行了，其他都不用修改。
ClxExp::ClxExp()
{
??? m_pImpl = new ClxImplement(this);
}
這樣，我們就解決了前面所提到的問題。
當(dāng)然，也許有人會(huì)說，讓類ClxImplement也從類ClxInF繼承不是更簡(jiǎn)單嗎？那樣就可以在類ClxImplement中直接調(diào)用類ClxInF的方法，也不用添加什么代碼。可是我們知道公有繼承是的子類與基類是IS-A的關(guān)系。也就是說子類是一種基類，就像說轎車是一種汽車一樣。可是，在我們例子中，類ClxImplement只是類ClxExp的一個(gè)執(zhí)行類而已，跟類ClxExp的基類ClxInF沒有一點(diǎn)兒關(guān)系，更不要說是一種ClxInF了。所以不能讓類ClxImplement從類ClxInF繼承。
轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/zhangjing0502/archive/2012/02/28/2371816.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的C++中接口与实现分离的技术的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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