使用指针隐藏实现（Pimpl idiom）答案

【问题标题】：Hide implementation by using a pointer (Pimpl idiom)使用指针隐藏实现（Pimpl idiom）
【发布时间】：2012-10-26 17:32:11
【问题描述】：

是否有可能完成以下操作：

x.hpp - 此文件包含在许多其他类中

class x_impl; //forward declare
class x {
    public:
        //methods...
    private:
        x_impl* impl_;
};

x.cpp - 实现

#include <conrete_x>
typedef concrete_x x_impl;    //obviously this doesn't work
//implementation of methods...

所以基本上，我希望用户包含文件 x.hpp，但不知道 conrete_x.hpp 标头。

由于我只能通过指针使用concrete_x，并且它只显示为私有数据成员，因此前向声明应该足以让编译器知道为它准备多少空间。它看起来很像著名的“pimpl idiom”。

你能帮我解决这个问题吗？

PS。我不想使用 void* 并将其投射到周围..

【问题讨论】：

【解决方案1】：

这仅在前向声明声明类的实际名称时才有效。所以要么将 x.hpp 更改为：

class concrete_x;
class x {
    public:
        //methods...
    private:
        concrete_x* impl_;
};

或使用名称x_impl 来表示在标题<concrete_x> 中定义的类。

【讨论】：

【解决方案2】：

这就是接口的用途。在你的共享头文件中定义一个接口（纯虚拟类）并提供给用户。从接口继承您的具体类并将其放在非共享头文件中。在 cpp 文件中实现具体类（您甚至可以在 cpp 中定义具体类）。

【讨论】：

【解决方案3】：

作为@Angew 的答案的替代方案，如果名称 concrete_x 不应该让 x 类的用户知道，您可以这样做：

在x.hpp

中

class x_impl;
class x {
  public:
    x();
    ~x();
    //methods...
  private:
    x_impl* impl_;
};

在x.cpp

中

#include <concrete_x>
class x_impl : public concrete_x { };

x:x() : impl_(new x_impl) {}
x:~x() { delete impl_; }

【讨论】：

是的，这就是解决方案。但它在 C++11 中并不是通用的，因为 concrete_x 可能是最终的。最后一个问题：派生类只是为了隐藏它的性能/内存成本是多少？
相比直接存储一个指向concrete_x的指针，没有性能/内存开销。只是维护人员需要了解它的（小）维护成本。
您能解释一下concrete_x 的情况吗？缺少示例标头，我不清楚为什么包含在 x.cpp 中而不是将 concrete_x 的类定义添加到 x.cpp 的顶部。
@jww：在问题中，<concrete_x> 是一个现有的标头，它声明了 concrete_x 类，它不能包含/知道在 x.cpp 之外。这就是为什么我要包含标题，而不是直接在 x.cpp 文件中声明 concrete_x 类。

【解决方案4】：

实际上，甚至可以对用户完全隐藏：

// Foo.hpp
class Foo {
public:

    //...

private:
    struct Impl;
    Impl* _impl;
};

// Foo.cpp
struct Foo::Impl {
    // stuff
};

我只想提醒你：

有一些方法可以使 PIMPL 自动化，但代价是一些黑魔法（类似于 std::shared_ptr 所做的）。

【讨论】：