使用包含类数据的 PrivateClass 有什么好处？答案

【问题标题】：What are benefits of using PrivateClass containing data of the Class?使用包含类数据的 PrivateClass 有什么好处？
【发布时间】：2012-12-29 11:12:28
【问题描述】：

class MyClassPrivate
{
//My members.
};    

//and then
class MyClass {
private:
 MyClassPrivate* const d;
};

使用这种“模式”的原因是什么？如何正确调用？

【问题讨论】：

标签： c++ architecture design-patterns

【解决方案1】：

这称为“指向实现”或“pimpl”。见http://en.wikibooks.org/wiki/C++_Programming/Idioms#Pointer_To_Implementation_.28pImpl.29

当您使用此模式时，您将转发声明实现类，并在其他地方声明主体，即：

// header
class MyClassPrivate;
class MyClass {
public:
  MyClass();
  ~MyClass();
private:
  MyClassPrivate* const d;
};

// cpp
class MyClassPrivate {
};
MyClass::MyClass() : d(new MyClassPrivate) {}
MyClass::~MyClass() { delete d; }

这样做的好处是MyClass的实现不会暴露给MyClass的其他用户。如果实现发生变化，MyClass 的其他用户不需要重新编译。任何必须为成员包含的头文件也不需要公开，从而缩短了编译时间。

【讨论】：

我相信提及GOTW #101 是合适的:)

【解决方案2】：

当您想将接口与实施分开时，您可以将其用于PIMPL idiom。

许多设计模式也使用指向私有属性的“指针”，例如策略模式。此模式允许您在运行时选择不同的算法。

此外，如果您使数据的操作遵循相同的接口，您可以将数据封装在私有类中，使该类成为层次结构的一部分，并在运行时（或编译时）在不同的数据实现之间切换对于这个问题：））。

一个很好的例子是保存多边形数据的几何类。每个多边形都提供对点的访问，您还可以删除多边形边并进行各种其他拓扑操作。如果为 Polygon 类提供抽象基类，提供 deletePoint、addPoint、swapEdge 等方法，可以测试不同的 Polygon 实现。

您可以直接将多边形定义为点类型的列表，并将点存储在不同的容器（列表或向量）中。 Polygon 类可以通过间接寻址 定义，其中多边形实际上是点列表的 ID 列表（我说的是一般意义上的列表）。这样，您可以测试 PolygonGeometry 类的不同算法，并了解它们如何与不同的 Polygon 实现一起工作。

这背后有一个设计原则：优先组合胜于继承。每当您使用组合并且依赖于在运行时确定的类型时，您将拥有一个私有属性指针。

【讨论】：

【解决方案3】：

使用最多的是Pimlp成语。

Pimpl 成语描述了一种制作头文件的方法无法改变。你经常听到诸如“避免改变你的公共接口！”所以你可以修改你的私有接口，但是如何当你的头文件定义私有时，你能避免重新编译吗方法。这就是 Pimpl 所做的——减少编译损坏你的私有界面改变了[3]。

来自Here：

好处：

更改类的私有成员变量不需要重新编译依赖它的类，因此编译时间更快，并且 FragileBinaryInterfaceProblem 减少了。
头文件不需要#include 在私有成员变量中“按值”使用的类，因此编译时间更快。
这有点像 SmallTalk 自动处理类的方式...更纯粹的封装。

缺点：

实施者需要做更多的工作。
不适用于需要通过子类访问的“受保护”成员。
阅读代码有点困难，因为头文件中不再有一些信息。
由于指针间接，运行时性能略有下降，尤其是在函数调用是虚拟的情况下（间接分支的分支预测通常很差）。

怎么做：

将所有私有成员变量放入一个结构中。
将结构定义放入 .cpp 文件中。
在头文件中，只放结构体的ForwardDeclaration。
在类定义中，将指向结构的（智能）指针声明为唯一的私有成员变量。
类的构造函数需要创建结构体。
类的析构函数需要销毁结构（可能由于使用了智能指针而隐式销毁）。
赋值运算符和 CopyConstructor 需要适当地复制结构，否则将被禁用。

【讨论】：