effective C++笔记之条款34： 将文件间的编译依赖性降至最低

1. 先看如下函数：

class Person
{
public:
Person(const sting& name, const Date& birthday,
const Address& addr, const Country& country);
virtual ~Person();
string name() const;
stirng birthDate() const;
stirng address() const;
string nationality() const;
private:
string name_;   //实现细节
Date birthday_;  //实现细节
Address address_;  //实现细节
Country citizenship_; // 实现细节
}；

Person的实现用到了一些类，即string，Date，Address和Country；Person要想被编译，就得让编译器能够访问到这些类的定义。一般是通过#include指令来提供的。但是，这样以来Person的文件和这些头文件之间就建立了编译依赖关系。所以任意一个辅助类改变了它的实现，或任一个辅助类所依赖的类改变了实现，包含Person类的文件以及任何使用了Person类的文件就必须重新编译。

2. 我们应该将一个对象的实现隐藏在指针的身后。看下面经过修改后的Person类：

//编译器还要知道这些类型名，因为Person的构造函数要用到它们
class string;  //对标准string来说这样做不对
class Date;
class Country;
class Address;
//类PersonImpl将包含Person对象的实现细节，此处只是类名的提前声明
class PersonImpl;
class Person
{
public:
Person(const string& name, const Date& birthday,
const Address& addr, const Country& country);
virtual ~Person();
string name() const;
string birthDate() const;
string address() const;
string nationality() const;
private:
PersonImpl *impl; //指向具体的实现类
};

现在Person的用户完全和string，date，address，country和person的实现细节分家了。那些类可以随意修改，而Person用户可以不需要重新编译。另外，因为看不到Person的实现细节，用户不可能写出依赖这些细节的代码。这是真正的接口和实现的分离。

3. 只要有可能，尽量让头文件不要依赖于别的文件；如果不可能，就借助于类的声明，不要依靠类的定义。其他一切方法都源于这一简单的设计思想。

4. 如果可以使用对象的引用和指针，就要避免使用对象本身。定义某个类型的引用和指针只会涉及到这个类型的声明，定义此类型的对象则需要类型定义的参与。

5. 尽可能使用类的声明，而不用类的定义。因为在声明一个函数时，如果用到某个类，是绝对不需要这个类的定义的，即使函数是通过传值来传递和返回这个类的。如下所示：

class Date;
Date returnADate();  //正确，不需要Date的定义
void takeADate(Date d);

所以，将提供类定义（通过#include指令）的任务从你的函数声明头文件转交给包含函数调用的用户文件，就可以消除用户对类型定义的依赖，而这种依赖本来是不必要的、是人为造成的。

6. 不要在头文件中再包含其他头文件，除非缺少了它们就不能编译。相反，要一个一个地声明所需要的类，让使用这个头文件的用户自己去包含其他的头文件，以使用户代码最终得以通过编译。

7. Person类仅仅用一个指针来指向某个不确定的实现，这样的类常常被称为句柄类（Handle Class）。对于指向的类来说，叫做主体类）。句柄类只是把所有函数的调用都转移到了对应的主体类中，主体类真正完成工作。如PersonImpl和Person含有一样的成员函数，他们的接口完全相同。使Person成为一个句柄类并不改变Person类的行为，改变的只是行为执行的地点。

8. 除了句柄类，另一个选择是使Person成为一种特殊类型的抽象基类，成为协议类。协议类没有实现；它存在的目的是为派生类确定一个接口。所以，他们一般没有数据成员，没有构造函数；有一个虚析构函数，还有一套纯虚函数，用于指定接口，如下所示：

class Person
{
public:
virtual ~Person();
virtual string name() const = 0;
virtual string birthDate const = 0;
virtual string address() const = 0;
virtual string nationality() const = 0;
};

和句柄类的用户一样，协议类的用户只是在类的接口被修改的情况下才需要重新编译。

9. 句柄类和协议类分离了接口和实现，从而降低了文件间编译的依赖性。但这会带来代价：

 对于句柄类来说，成员函数必须通过（指向实现的）指针来获得对象数据。这样，每次访问的间接性就会多一层。此外，计算每个对象所占用的内存大小时，还应该算上这个指针。还有，指针本身还要被初始化（在句柄类的构造函数内），以使之指向被动态分配的实现对象，所以，还要承担动态内存分配（以及后续的内存释放）所带类的开销。

 对于协议类，每个函数都是虚函数，所以每次调用函数时必须承担间接跳转的开销。而且，每个从协议类派生而来的对象必然包含一个虚指针。这个指针可能会增加对象存储所需要的内存数量。

10. 句柄类和协议类都不大会使用内联函数。使用任何内联函数时都要访问实现细节，而设计句柄类和协议类的初衷正是为了避免这种情况。