C++ pimpl机制详细讲解

更新时间：2022年08月10日 17:07:47 作者：亓逸

PIMPL 是 C++ 中的一个编程技巧，意思为指向实现的指针。具体操作是把类的实现细节放到一个单独的类中，并用一个指针进行访问

什么是PImpl机制

Pointer to implementation（PImpl ），通过将类的实现细节放在一个单独的类中，从其对象表示中删除它们，通过一个不透明的指针访问它们（cppreference 是这么说的）

通过一个私有的成员指针，将指针所指向的类的内部实现数据进行隐藏

class Demo {
public:
	...
private:
	DemoImp* imp_;
}

为什么用PImpl 机制

个人拙见

C++ 不像Java 后端型代码，能有行业定式的列目录名形成规范（controller、Dao等）
隐藏实现，降低耦合性和分离接口（隐藏类的具体实现）
通过编译期的封装（隐藏实现类的细节）

业界实现

优秀开源代码有实现

PImpl实现

方法一

cook_cuisine.h

#pragma once
#include <unordered_map>
#include <vector>
#include <memory>
//  Pointer to impl ementation
class CookImpl;
// 后厨
class Cook {
public:
    Cook(int, const std::vector<std::string>&);
    ~Cook();
    std::vector<std::string> getMenu();     /* 获取菜单 */
    uint32_t getChefNum();                  /* 获取厨师数量 */
private:
    CookImpl* impl_;
};
typedef std::shared_ptr<Cook> CookPtr;		// 美妙的typedef 懒人工具

cook_cuisine.cc

#include "cook_cuisine.h"
class CookImpl {
public:
    CookImpl(uint32_t checf_num, const std::vector<std::string>& menu):checf_num_(checf_num), menu_(menu) {}
    std::vector<std::string> getMenu();
    uint32_t getChefNum();
private:
    uint32_t checf_num_;
    std::vector<std::string> menu_;
};
std::vector<std::string> CookImpl::getMenu() {
    return menu_;
}
uint32_t CookImpl::getChefNum() {
    return checf_num_;
}
Cook::Cook(int chef_num, const std::vector<std::string>& menu) {
    impl_ = new CookImpl(chef_num, menu);
}
Cook::~Cook() {
    delete impl_;
}
std::vector<std::string> Cook::getMenu() {
    return impl_->getMenu();
}
uint32_t Cook::getChefNum() {
    return impl_->getChefNum();
}

方法二

cook_cuisine.h

#pragma once
#include <unordered_map>
#include <vector>
#include <memory>
#include "cook_cuisine_imp.h"
// 后厨
class Cook {
public:
    Cook(int, const std::vector<std::string>&);
    ~Cook();
    std::vector<std::string> getMenu();     /* 获取菜单 */
    uint32_t getChefNum();                  /* 获取厨师数量 */
private:
    CookImplPtr impl_;
};
typedef std::shared_ptr<Cook> CookPtr;

cook_cuisine.cc

#include "cook_cuisine.h"
Cook::Cook(int chef_num, const std::vector<std::string>& menu) {
    impl_.reset(new CookImpl(chef_num, menu));
}
Cook::~Cook() {
}
std::vector<std::string> Cook::getMenu() {
    return impl_->getMenu();
}
uint32_t Cook::getChefNum() {
    return impl_->getChefNum();
}

cook_cuisine_imp.h

#pragma once
#include <vector>
#include <unordered_map>
#include <memory>
class CookImpl {
public:
    CookImpl(uint32_t checf_num, const std::vector<std::string>& menu):checf_num_(checf_num), menu_(menu) {}
    std::vector<std::string> getMenu();
    uint32_t getChefNum();
private:
    uint32_t checf_num_;
    std::vector<std::string> menu_;
};
typedef std::shared_ptr<CookImpl> CookImplPtr;

cook_cusine_imp.cc

#include "cook_cuisine_imp.h"
std::vector<std::string> CookImpl::getMenu() {
    return menu_;
}
uint32_t CookImpl::getChefNum() {
    return checf_num_;
}

main.cc

#include "cook_cuisine.h"
#include <iostream>
using namespace std;    // Testing, 平时开发可千万别用这句
int main() {
    int checf_num = 10;
    const std::vector<std::string> menus = { "Chicken", "Beef", "Noodle", "Milk" };
    CookPtr cook(new Cook(checf_num, menus));
    auto cook_menu = cook->getMenu();
    auto cook_checf_num = cook->getChefNum();
    cout << "======================Chinese Cook======================\n";
    cout << "============Checf: " << cook_checf_num << " people\n";
    cout << "==========Menu\n";
    for (size_t i = 0; i < cook_menu.size(); i++) {
        cout << "============" << i + 1 << " : " << cook_menu[i] << "\n";
    }
    return 0;
}

CMakeLists.txt

mkdir build
cd build
cmake ..

PImpl 缺点

空间开销：每个类都需要额外的指针内存指向实现类

时间开销：每个类间接访问实现的时候多一个间接指针操作的开销

阅读开销：使用、阅读和调试上带来一些不便（不是啥问题）

总结

每种设计方法都有它的优点和缺点

PImpl 用一些内存空间和额外类的实现换取耦合性的下降，是可以接受的

但重点在：在性能/内存要求不敏感处，PImpl 技术才更优不错的发挥舞台

极端例子：

你不可能在斐波那契的实现中还加个PImpl 机制，多此一举

到此这篇关于C++ pimpl机制详细讲解的文章就介绍到这了,更多相关C++ pimpl机制内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

您可能感兴趣的文章:

C++ 泛型编程详解
这一篇介绍一下 C++ 编程中与面向对象并列的另一大分支——泛型编程，这一篇主要介绍函数模板、类模板和成员模板三大部分,需要的朋友可以参考下
2020-02-02
c语言printf函数的使用详解
本篇文章是对c语言中printf函数的使用进行了详细的分析介绍，需要的朋友参考下
2013-05-05
C++ std::list的merge()使用方式与分析
这篇文章主要介绍了C++ std::list的merge()使用方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
2024-04-04
Unix下C程序内存泄漏检测工具Valgrind的安装与使用详解
以下是对Unix下C程序内存泄漏检测工具Valgrind的安装与使用进行了详细的分析介绍，需要的朋友可以过来参考下
2013-08-08
C语言实现三子棋游戏（初级版）
这篇文章主要为大家详细介绍了C语言实现三子棋游戏初级版，文中示例代码介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们可以参考一下
2020-09-09
C语言容易被忽视的函数设计原则基础
C语言的设计目标是提供一种能以简易的方式编译、处理低级存储器、产生少量的机器码以及不需要任何运行环境支持便能运行的编程语言.那么C语言函数设计的一般原则和技巧都是怎样的呢，下面带你了解
2022-04-04
C语言如何实现顺序表(数据结构)
这篇文章主要介绍了C语言如何实现顺序表(数据结构)问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
2023-08-08
C++全面覆盖内存管理知识讲解
本章主要介绍C语言与C++的内存管理，以C++的内存分布作为引入，介绍C++不同于C语言的内存管理方式（new delete对比 malloc free)，感兴趣的朋友来看看吧
2022-06-06
学习 C++能带给我们什么
这篇文章主要介绍了学习 C++能带给我们什么的相关总结，主要来自于前辈们，这里汇总给大家,需要的朋友可以参考下
2016-03-03
探讨:程序在内存中的分配(常量,局部变量,全局变量,程序代码)问题
本篇文章是对程序在的内存中分配(常量,局部变量,全局变量,程序代码)的问题进行了详细的分析介绍，需要的朋友参考下
2013-05-05