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首頁 后端開發(fā) C++ 在 C 中使用 PIMPL 習(xí)慣用法有哪些好處和注意事項?

在 C 中使用 PIMPL 習(xí)慣用法有哪些好處和注意事項?

Jan 01, 2025 pm 02:52 PM

What are the benefits and considerations of using the PIMPL idiom in C  ?

“PIMPL”慣用法的好處

在“指向?qū)崿F(xiàn)的指針”(PIMPL) 慣用法中,公共類封裝了內(nèi)部結(jié)構(gòu)或類(“實現(xiàn)”),提供對外部用戶隱藏的實現(xiàn)。該技術(shù)具有多種優(yōu)勢:

  • 內(nèi)部狀態(tài)保護: PIMPL 向庫用戶隱藏實現(xiàn)細(xì)節(jié)和數(shù)據(jù),確保其機密性并防止外部篡改。
  • 簡化的接口:公共類向用戶提供了一個簡單的接口,而不會暴露不必要的實現(xiàn)復(fù)雜性。這簡化了代碼交互并減少了對實現(xiàn)細(xì)節(jié)的依賴。
  • 增強的靈活性:對實現(xiàn)的更改(例如方法優(yōu)化、錯誤修復(fù))可以在 PIMPL 類中隔離。這最大限度地減少了對公共類的影響,并防止需要廣泛重新編譯依賴于它的代碼。

“Pimpl 類”的設(shè)計注意事項

而 PIMPL隔離實現(xiàn),將公共方法放在 PIMPL 類而不是公共類上可能看起來違反直覺。但是,這種方法可確保:

  • 接口穩(wěn)定性: 即使實現(xiàn)發(fā)生重大修改,公共類接口也保持不變。這種穩(wěn)定性增強了外部用戶的可用性。
  • 高效編譯: PIMPL 類方法被編譯到庫中,減少了用戶需要包含的文件數(shù)量。這提高了編譯性能并減少了代碼依賴。
  • 頭文件優(yōu)化:公共類頭文件變得更加簡潔和集中,僅包含必要的接口聲明。這簡化了其維護并減輕了編譯器預(yù)處理器指令的負(fù)擔(dān)。

獨立實現(xiàn)的示例實現(xiàn)

考慮下面的示例代碼,其中“Purr( )" 實現(xiàn)包含在 PIMPL 類中:

// header file:
class Cat {
  private:
    class CatImpl;  // PIMPL class
    CatImpl* cat_; // Pointer to PIMPL

  public:
    Cat();            // Constructor
    ~Cat();           // Destructor
    Purr();           // Public method
};

// CPP file:
#include "cat.h"

class Cat::CatImpl {
  public:
    Purr();
};

Cat::Cat() {
    cat_ = new CatImpl;
}

Cat::~Cat() {
    delete cat_;
}

void Cat::Purr() {
    cat_->Purr();
}

void CatImpl::Purr() {
    // Actual implementation of "Purr()"
}

在此示例中,公共類“Cat”處理“CatImpl”對象的創(chuàng)建和銷毀,但將“Purr()”的實現(xiàn)委托給 PIMPL 類。這種方法確?!癙urr()”實現(xiàn)的細(xì)節(jié)對外部用戶隱藏,同時提供與“Cat”類交互的穩(wěn)定接口。

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是的,函數(shù)重載是C 中的一種多態(tài)形式,具體來說是編譯時多態(tài)。1.函數(shù)重載允許使用相同名稱但不同參數(shù)列表的多個函數(shù)。2.編譯器根據(jù)提供的參數(shù)在編譯時決定調(diào)用哪個函數(shù)。3.與運行時多態(tài)不同,函數(shù)重載在運行時沒有額外開銷,實現(xiàn)簡單,但靈活性較低。

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C 有兩種主要的多態(tài)類型:編譯時多態(tài)和運行時多態(tài)。1.編譯時多態(tài)通過函數(shù)重載和模板實現(xiàn),提供高效但可能導(dǎo)致代碼膨脹。2.運行時多態(tài)通過虛函數(shù)和繼承實現(xiàn),提供靈活性但有性能開銷。

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是的,C 中的多態(tài)性非常有用。 1)它提供了靈活性,允許輕松添加新類型;2)促進代碼重用,減少重復(fù);3)簡化維護,使代碼更易擴展和適應(yīng)變化。盡管存在性能和內(nèi)存管理的挑戰(zhàn),但其優(yōu)勢在復(fù)雜系統(tǒng)中尤為顯著。

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C 中的多態(tài)性分為運行時多態(tài)性和編譯時多態(tài)性。1.運行時多態(tài)性通過虛函數(shù)實現(xiàn),允許在運行時動態(tài)調(diào)用正確的方法。2.編譯時多態(tài)性通過函數(shù)重載和模板實現(xiàn),提供更高的性能和靈活性。

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