C++文件依存关系

如果现在你做的C++项目（课题）包含的文件没有超过1000个，你可以选择略过此文，不过建议继续浏览。

如果你觉得重新编译文件的时间很短或者时间长一点无所谓，反正需要重新编译，那么你也可以选择略过此文，不过也建议浏览。

如果你想学习或者关心这块内容，那么此文必定会给你带来收获。

首先我不给出依存关系的定义，我给出一个例子。

 1 class Peopel{
 2 public:
 3     People(const std::string & name,const Date& brithday,Image Img)
 4     std::string name( ) const;
 5     Date birthDate( ) const;
 6     Image img( ) const;
 7     ...
 8 private:
 9     std::string theName;               //名字
10     Date theBirthDate;                 //生日
11     Image img;                         //图片
12 };

如果编译器没有知道类string,Date和Image的定义，class People是无法通过编译的。一般该定义式是由#include包含的头文件所提供的，所以一般People上面有这些预处理命令

 1  #include <string>
 2  #include "date.h"
 3  #inblude "image.h"
 4 class Peopel{
 5 public:
 6     People(const std::string & name,const Date& brithday,Image Img)
 7     std::string name( ) const;
 8     Date birthDate( ) const;
 9     Image img( ) const;
10     ...
11 private:
12     std::string theName;               //名字
13     Date theBirthDate;                 //生日
14     Image img;                         //图片
15 };

那么这样People定义文件与该三个文件之间就形成了一种编译依存关系。如果这些头文件任何一个文件被改变，或这些头文件所依赖其他头文件任何改变，那么每一个包含People类的文件就需要重新编译，使用People类文件也需要重新编译。想想如果一个项目包含一个上千的文件，每个文件包含其他几个文件，依次这样下来，改动一个文件内容，那么就需要几乎重新编译整个项目了，这可以说很槽糕了。

我们可以进行如下改动

 1 namespace std {
 2     class string;
 3 }
 4 class Date;
 5 class Image;
 6 
 7 class Peopel{
 8 public:
 9     People(const std::string & name,const Date& brithday,Image& Img)
10     std::string name( ) const;
11     Date birthDate( ) const;
12     Image img( ) const;
13     ...
14 private:
15     std::string theName;                //名字
16     Date theBirthDate;                 //生日
17     Image img;                         //图片
18 };

这样只有People该接口被改变时才会重新编译，但是这样有连个问题，第一点string不是class，它是个typedef basic_string<char> string。因此上述前置声明不正确（附其在stl完全代码）；，正确的前置声明比较复杂。其实对于标准库部分，我们仅仅通过#include预处理命令包括进来就可以了。

 1 #ifndef __STRING__
 2 #define __STRING__
 3 
 4 #include <std/bastring.h>
 5 
 6 extern "C++" {
 7 typedef basic_string <char> string;
 8 // typedef basic_string <wchar_t> wstring;
 9 } // extern "C++"
10 
11 #endif

前置声明还有一个问题，就是编译器必须在编译期间知道对象的大小，以便分配空间。

例如：

1   int main(int argv,char * argc[ ])
2     {
3         int x;
4         People p( 参数 );
5         ...
6     }

 当编译器看到x的定义式，它知道必须分配多少内存，但是看到p定义式就无法知道了。但是如果设置为指针的话，就清楚了，因为指针本身大小编译器是知道的。

#include <string>
#include <memory>

class PeopleImpl;
class Date;
class Image;
class People{
public:
    People(const std::string & name, const Date& brithday, const Image &Img);
    std::string name( ) const;
    Date birthDate( ) const;
    Imge img( ) const;
    ...
private:
    PeopleImpl * pImpl;
}

PeopleImpl包含下面这三个数据，而People的成员变量指针指向这个PeopleImpl，那么现在编译器通过People定义就知道了其分配空间的大小了，一个指针的大小。

 1 public PeopleImpl
 2 {
 3     public:
 4         PeopleImple(...)
 5         ...
 6     private:
 7         std::string theName;                //名字
 8         Date theBirthDate;                 //生日
 9         Image img;                         //图片
10 ｝

这样，People就完全与Date、Imge以及People的实现分离了上面那些类任何修改都不需要重新编译People文件了。另外这样写加强了封装。这样也就降低了文件的依存关系。

这里总结下降低依存性方法：

1.如果可以类声明就不要使用类定义了。

2.将数据通过一个指向该数据的指针表示。

3.为声明式和定义式提供不同的头文件。

　　这两个文件必须保持一致性，如果有个声明式被改变了，两个文件都得改变。因此一般会有一个#include一个声明文件而不是前置声明若干函数。

　　像People这样定

 1 #include "People.h"
 2 #include "PeopleImpl.h"
 3 
 4 People::People(const std::string& name, const Date& brithday, const Image& Img)
 5 :pImpl(new PersonImpl(name,brithday,addr))
 6 { }
 7 std::string People::name( ) const
 8 {
 9     return pImpl->name( );
10 }

而另外一种Handle类写法是令People成为一种特殊的abstract base class称为Interface类。看到interface这个关键字或许熟悉C#、java的同学可能已经恍然大悟了。这种接口它不带成员变量，也没有构造函数，只有一个virtual析构函数，以及一组纯虚函数，用来表示整个接口。针对People而写的interface class看起来是这样的。

1 class People{
2 public:
3     virtual ~People( );
4     virtual std::string name( ) const = 0;
5     virtual Date brithDate( ) const =0;
6     virtual Image address( ) const =0;
7     ...
8 };

怎么创建对象呢？它们通常调用一个特殊函数。这样的函数通常称为工厂函数或者虚构造函数。它们返回指针指向动态分配所得对象，而该对象支持interface类的接口。

1   class People {
2     public:
3         ...
4         static People* create(const std::string& name,const Date& brithday, const Image& Img);
5     };

支持interface类接口的那个类必须定义出来，而且真正的构造函数必须被调用

 1 class RealPeople:public People{
 2 public:
 3     RealPeople(const std::string& name,const Date& birthday,const Image& Img)
 4     :theName(name),theBrithDate(brithday),theImg(Img)
 5 {}
 6     virtual ~RealPeople() { }
 7     std::string name( ) const;
 8     Date birthDate( ) const;
 9     Image img( ) const;
10 private:
11     std::string theName;
12     Date theBirthDate;
13     Image theImg;
14 }

有了RealPeople类，我们People::create可以这样写

1 People* People::create(const std::string& name, const Date& birthday, const Image& Img)
2 {
3     return static_cast<People *>(new RealPerson(name,birthday,Img));
4 }

Handle类与interface类解除了接口和实现之间的耦合关系，从而降低了文件间的编译依存性。但同时也损耗了一些性能与空间。

 

知识是一点一点积累起来的                  --小风

分类: C++

标签: C++, 关联性, 耦合