句柄比较：空类 vs. 未定义类 vs. void*

Question

Microsoft 的GDI+ 定义了许多在内部被视为句柄的空类。例如，（来源GdiPlusGpStubs.h）

//Approach 1

class GpGraphics {};

class GpBrush {};
class GpTexture : public GpBrush {};
class GpSolidFill : public GpBrush {};
class GpLineGradient : public GpBrush {};
class GpPathGradient : public GpBrush {};
class GpHatch : public GpBrush {};

class GpPen {};
class GpCustomLineCap {};

还有另外两种定义句柄的方法。他们是，

//Approach 2
class BOOK;  //no need to define it!
typedef BOOK *PBOOK;
typedef PBOOK HBOOK; //handle to be used internally

//Approach 3
typedef void* PVOID;
typedef PVOID HBOOK; //handle to be used internally

我只想知道这些方法的优缺点。

Microsoft 方法的一个优点是，他们可以使用空类定义 类型安全 句柄层次结构，这（我认为）其他两个类是不可能的方法，尽管我想知道这种层次结构会给实施带来什么好处？无论如何，还有什么？

编辑：

第二种方法（即使用不完整的类）的一个优点是我们可以防止客户端取消引用句柄（这意味着，这种方法似乎强烈支持封装，我想）。如果尝试取消引用句柄，代码甚至无法编译。还有什么？

第三种方法也有同样的优势，即不能取消引用句柄。

Answer 1

方法 #1 介于 C 风格和 C++ 接口之间。您必须将句柄作为参数传递，而不是成员函数。暴露多态的优点是可以减少接口中的函数数量，并在编译时检查类型。通常大多数专家更喜欢 pimpl idiom（有时称为编译防火墙）而不是这样的接口。您不能使用方法 #1 与 C 交互，因此最好使用完整的 C++。

方法 #2 是 C 风格的封装和信息隐藏。指针可能（并且通常是）指向真实事物的指针，因此它没有过度设计。库的用户可能不会取消引用该指针。缺点是它不暴露任何多态性。优点是您可以在与用 C 编写的模块交互时使用它。

方法 #3 是过度抽象的 C 风格封装。指针可能根本不是指针，因为库的用户不应该强制转换、解除分配或取消引用它。优点是它可以携带异常或错误值，缺点是大部分都必须在运行时检查。

我同意 DeadMG 的观点，即语言中立的面向对象接口在 C++ 中使用起来非常简单和优雅，但是这些也涉及比编译时检查更多的运行时检查，并且当我不需要与其他语言。所以我个人更喜欢方法 #2，如果它需要与 C 或 Pimpl 成语接口，而它只是 C++。

Answer 2

方法 3 根本不是很好，因为它允许混合和匹配实际上没有意义的句柄类型，任何接受 HANDLE 的函数都可以接受任何 HANDLE，即使它是编译时可确定的是错误的类型。

方法 1 的缺点是您必须在另一端对它们的实际类型进行大量转换。

方法 2 并没有那么糟糕，只是你不能用它进行任何类型的继承，而不必每次都进行外部查询。

然而，自从编译器发现如何实现高效的虚函数以来，所有这些都完全没有实际意义。 DirectX 和 COM 采用的方法是最好的——它非常灵活、强大且完全类型安全。

它甚至允许一些真正疯狂的事情，比如您可以从 DirectX 接口继承并以这种方式扩展它。这样做的最大优势之一是 Direct2D 和 Direct3D11。它们实际上并不兼容（这确实非常愚蠢），但是您可以定义一个从 ID3D10Device1 继承并转发到 ID3D11Device 的代理类型并解决这样的问题。这种事情永远不会考虑使用上述任何一种方法。

哦，最后一件事：你真的，真的不应该用全部大写来命名你的类型。

Answer 3

2 和 3 的类型安全性稍差，因为它们允许使用句柄而不是 void*

无效蓝屏（HBOOK hb）{ memset(hb,0,100000); // 没有编译错误 }