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Effective C++ 2e Item34
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<b>
Effective C++ 2e Item34 </b><P>条款34: 将文件间的编译依赖性降至最低</P>
<P>假设某一天你打开自己的C++程序代码，然后对某个类的实现做了小小的改动。提醒你，改动的不是接口，而是类的实现，也就是说，只是细节部分。然后你准备重新生成程序，心想，编译和链接应该只会花几秒种。毕竟，只是改动了一个类嘛！于是你点击了一下"Rebuild"，或输入make（或其它类似命令）。然而，等待你的是惊愕，接着是痛苦。因为你发现，整个世界都在被重新编译、重新链接！</P>
<P>当这一切发生时，你难道仅仅只是愤怒吗？</P>
<P>问题发生的原因在于，在将接口从实现分离这方面，C++做得不是很出色。尤其是，C++的类定义中不仅包含接口规范，还有不少实现细节。例如：</P>
<P>class Person {<BR>public:<BR> Person(const string& name, const Date& birthday,<BR> const Address& addr, const Country& country);<BR> virtual ~Person();</P>
<P> ... // 简化起见，省略了拷贝构造<BR> // 函数和赋值运算符函数<BR> string name() const;<BR> string birthDate() const;<BR> string address() const;<BR> string nationality() const;</P>
<P>private:<BR> string name_; // 实现细节<BR> Date birthDate_; // 实现细节<BR> Address address_; // 实现细节<BR> Country citizenship_; // 实现细节<BR>};</P>
<P>这很难称得上是一个很高明的设计，虽然它展示了一种很有趣的命名方式：当私有数据和公有函数都想用某个名字来标识时，让前者带一个尾部下划线就可以区别了。这里要注意到的重要一点是，Person的实现用到了一些类，即string， Date，Address和Country；Person要想被编译，就得让编译器能够访问得到这些类的定义。这样的定义一般是通过#include指令来提供的，所以在定义Person类的文件头部，可以看到象下面这样的语句：</P>
<P>#include <string> // 用于string类型 (参见条款49)<BR>#include "date.h"<BR>#include "address.h"<BR>#include "country.h"</P>
<P>遗憾的是，这样一来，定义Person的文件和这些头文件之间就建立了编译依赖关系。所以如果任一个辅助类（即string， Date，Address和Country）改变了它的实现，或任一个辅助类所依赖的类改变了实现，包含Person类的文件以及任何使用了Person类的文件就必须重新编译。对于Person类的用户来说，这实在是令人讨厌，因为这种情况用户绝对是束手无策。</P>
<P>那么，你一定会奇怪为什么C++一定要将一个类的实现细节放在类的定义中。例如，为什么不能象下面这样定义Person，使得类的实现细节与之分开呢？</P>
<P>class string; // "概念上" 提前声明string 类型<BR> // 详见条款49</P>
<P>class Date; // 提前声明<BR>class Address; // 提前声明<BR>class Country; // 提前声明</P>
<P>class Person {<BR>public:<BR> Person(const string& name, const Date& birthday,<BR> const Address& addr, const Country& country);<BR> virtual ~Person();</P>
<P> ... // 拷贝构造函数, operator=</P>
<P> string name() const;<BR> string birthDate() const;<BR> string address() const;<BR> string nationality() const;<BR>};</P>
<P>如果这种方法可行的话，那么除非类的接口改变，否则Person 的用户就不需要重新编译。大系统的开发过程中，在开始类的具体实现之前，接口往往基本趋于固定，所以这种接口和实现的分离将大大节省重新编译和链接所花的时间。</P>
<P>可惜的是，现实总是和理想相抵触，看看下面你就会认同这一点：</P>
<P>int main()<BR>{<BR> int x; // 定义一个int</P>
<P> Person p(...); // 定义一个Person<BR> // (为简化省略参数)<BR> ... </P>
<P>}</P>
<P>当看到x的定义时，编译器知道必须为它分配一个int大小的内存。这没问题，每个编译器都知道一个int有多大。然而，当看到p的定义时，编译器虽然知道必须为它分配一个Person大小的内存，但怎么知道一个Person对象有多大呢？唯一的途径是借助类的定义，但如果类的定义可以合法地省略实现细节，编译器怎么知道该分配多大的内存呢？</P>
<P>原则上说，这个问题不难解决。有些语言如Smalltalk，Eiffel和Java每天都在处理这个问题。它们的做法是，当定义一个对象时，只分配足够容纳这个对象的一个指针的空间。也就是说，对应于上面的代码，他们就象这样做：</P>
<P>int main()<BR>{<BR> int x; // 定义一个int</P>
<P> Person *p; // 定义一个Person指针<BR> <BR> ...<BR>}</P>
<P>你可能以前就碰到过这样的代码，因为它实际上是合法的C++语句。这证明，程序员完全可以自己来做到 "将一个对象的实现隐藏在指针身后"。</P>
<P>下面具体介绍怎么采用这一技术来实现Person接口和实现的分离。首先，在声明Person类的头文件中只放下面的东西：</P>
<P>// 编译器还是要知道这些类型名，<BR>// 因为Person的构造函数要用到它们<BR>class string; // 对标准string来说这样做不对，<BR> // 原因参见条款49<BR>class Date;<BR>class Address;<BR>class Country;</P>
<P>// 类PersonImpl将包含Person对象的实<BR>// 现细节，此处只是类名的提前声明<BR>class PersonImpl;</P>
<P>class Person {<BR>public:<BR> Person(const string& name, const Date& birthday,<BR> const Address& addr, const Country& country);<BR> virtual ~Person();</P>
<P> ... // 拷贝构造函数, operator=</P>
<P> string name() const;<BR> string birthDate() const;<BR> string address() const;<BR> string nationality() const;</P>
<P>private:<BR> PersonImpl *impl; // 指向具体的实现类<BR>};</P>
<P>现在Person的用户程序完全和string，date，address，country以及person的实现细节分家了。那些类可以随意修改，而Person的用户却落得个自得其乐，不闻不问。更确切的说，它们可以不需要重新编译。另外，因为看不到Person的实现细节，用户不可能写出依赖这些细节的代码。这是真正的接口和实现的分离。</P>
<P>分离的关键在于，"对类定义的依赖" 被 "对类声明的依赖" 取代了。所以，为了降低编译依赖性，我们只要知道这么一条就足够了：只要有可能，尽量让头文件不要依赖于别的文件；如果不可能，就借助于类的声明，不要依靠类的定义。其它一切方法都源于这一简单的设计思想。</P>
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