C++文件依存關系

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首先我不給出依存關系的定義，我給出一個例子。

class Peopel{
public:
    People(const std::string & name,const Date& brithday,Image Img)
    std::string name( ) const;
    Date birthDate( ) const;
    Image img( ) const;
    ...
private:
    std::string theName;               //名字
    Date theBirthDate;                 //生日
    Image img;                         //圖片
};

如果編譯器沒有知道類string,Date和Image的定義，class People是無法通過編譯的。一般該定義式是由#include包含的頭文件所提供的，所以一般People上面有這些預處理命令

 #include <string>
 #include "date.h"
 #inblude "image.h"
class Peopel{
public:
    People(const std::string & name,const Date& brithday,Image Img)
    std::string name( ) const;
    Date birthDate( ) const;
    Image img( ) const;
    ...
private:
    std::string theName;               //名字
    Date theBirthDate;                 //生日
    Image img;                         //圖片
};

那么這樣People定義文件與該三個文件之間就形成了一種編譯依存關系。如果這些頭文件任何一個文件被改變，或這些頭文件所依賴其他頭文件任何改變，那么每一個包含People類的文件就需要重新編譯，使用People類文件也需要重新編譯。想想如果一個項目包含一個上千的文件，每個文件包含其他幾個文件，依次這樣下來，改動一個文件內容，那么就需要幾乎重新編譯整個項目了，這可以說很槽糕了。

我們可以進行如下改動

namespace std {
    class string;
}
class Date;
class Image;

class Peopel{
public:
    People(const std::string & name,const Date& brithday,Image& Img)
    std::string name( ) const;
    Date birthDate( ) const;
    Image img( ) const;
    ...
private:
    std::string theName;                //名字
    Date theBirthDate;                 //生日
    Image img;                         //圖片
};

這樣只有People該接口被改變時才會重新編譯，但是這樣有連個問題，第一點string不是class，它是個typedef basic_string<char> string。因此上述前置聲明不正確（附其在stl完全代碼）；，正確的前置聲明比較復雜。其實對於標准庫部分，我們僅僅通過#include預處理命令包括進來就可以了。

#ifndef __STRING__
#define __STRING__

#include <std/bastring.h>

extern "C++" {
typedef basic_string <char> string;
// typedef basic_string <wchar_t> wstring;
} // extern "C++"

#endif

前置聲明還有一個問題，就是編譯器必須在編譯期間知道對象的大小，以便分配空間。

例如：

  int main(int argv,char * argc[ ])
    {
        int x;
        People p( 參數 );
        ...
    }

 當編譯器看到x的定義式，它知道必須分配多少內存，但是看到p定義式就無法知道了。但是如果設置為指針的話，就清楚了，因為指針本身大小編譯器是知道的。

#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包含下面這三個數據，而People的成員變量指針指向這個PeopleImpl，那么現在編譯器通過People定義就知道了其分配空間的大小了，一個指針的大小。

public PeopleImpl
{
    public:
        PeopleImple(...)
        ...
    private:
        std::string theName;                //名字
        Date theBirthDate;                 //生日
        Image img;                         //圖片
｝

這樣，People就完全與Date、Imge以及People的實現分離了上面那些類任何修改都不需要重新編譯People文件了。另外這樣寫加強了封裝。這樣也就降低了文件的依存關系。

這里總結下降低依存性方法：

1.如果可以類聲明就不要使用類定義了。

2.將數據通過一個指向該數據的指針表示。

3.為聲明式和定義式提供不同的頭文件。

　　這兩個文件必須保持一致性，如果有個聲明式被改變了，兩個文件都得改變。因此一般會有一個#include一個聲明文件而不是前置聲明若干函數。

　　像People這樣定

#include "People.h"
#include "PeopleImpl.h"

People::People(const std::string& name, const Date& brithday, const Image& Img)
:pImpl(new PersonImpl(name,brithday,addr))
{ }
std::string People::name( ) const
{
    return pImpl->name( );
}

而另外一種Handle類寫法是令People成為一種特殊的abstract base class稱為Interface類。看到interface這個關鍵字或許熟悉C#、java的同學可能已經恍然大悟了。這種接口它不帶成員變量，也沒有構造函數，只有一個virtual析構函數，以及一組純虛函數，用來表示整個接口。針對People而寫的interface class看起來是這樣的。

class People{
public:
    virtual ~People( );
    virtual std::string name( ) const = 0;
    virtual Date brithDate( ) const =0;
    virtual Image address( ) const =0;
    ...
};

怎么創建對象呢？它們通常調用一個特殊函數。這樣的函數通常稱為工廠函數或者虛構造函數。它們返回指針指向動態分配所得對象，而該對象支持interface類的接口。

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

支持interface類接口的那個類必須定義出來，而且真正的構造函數必須被調用

class RealPeople:public People{
public:
    RealPeople(const std::string& name,const Date& birthday,const Image& Img)
    :theName(name),theBrithDate(brithday),theImg(Img)
{}
    virtual ~RealPeople() { }
    std::string name( ) const;
    Date birthDate( ) const;
    Image img( ) const;
private:
    std::string theName;
    Date theBirthDate;
    Image theImg;
}

有了RealPeople類，我們People::create可以這樣寫

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

Handle類與interface類解除了接口和實現之間的耦合關系，從而降低了文件間的編譯依存性。但同時也損耗了一些性能與空間。