Чтение книги Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация страница 40

Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация

вернуться

Александреску Андрей

Шрифт:

Обсуждение

Когда имеет смысл создать "брандмауэр компилятора", который полностью изолирует вызывающий код от закрытых частей класса, воспользуйтесь идиомой Pimpl (указателя на реализацию): скройте их за непрозрачным указателем (указатель (предпочтительно подходящий интеллектуальный) на объявленный, но пока не определенный класс). Например:

class Map {

// ...

private:

struct Impl;

shared_ptr<Impl> pimpl_;

};

Дающий название идиоме указатель должен использоваться для хранения всех закрытых членов, как данных, так и закрытых функций-членов. Это позволяет вам вносить произвольные изменения в закрытые детали реализации ваших классов без какой бы то ни было рекомпиляции вызывающего кода. Свобода и независимость — вот отличительные черты рассматриваемой идиомы (см. рекомендацию 41).

Примечание: объявляйте указатель на закрытую реализацию, как показано — с использованием двух объявлений. Если вы скомбинируете две строки с предварительным объявлением типа и указателя на него в одну инструкцию

struct Impl *pimpl;

это будет вполне законно, но изменит смысл объявления: в этом случае

Impl

находится в охватывающем пространстве имен и не является вложенным типом вашего класса.

Имеется как минимум три причины для использования Pimpl, и все они вытекают из различия между доступностью (в состоянии ли вы вызвать или использовать некоторый объект) и видимостью (видим ли этот объект для вас и, таким образом, зависите ли вы от его определения) в С++. В частности, все закрытые члены класса недоступны никому, кроме функций- членов и друзей, но зато видимы всем — любому коду, которому видимо определение класса.

Первое следствие этого — потенциально большее время сборки приложения из-за обработки излишних определений типов. Для закрытых данных-членов, хранящихся по значению, и параметров закрытых функций-членов, передаваемых по значению или используемых в видимой реализации функций, типы должны быть определены, даже если они никогда не потребуются в данной единице компиляции. Это может привести к увеличению времени сборки, например:

class C {

// ...

private:

AComplicatedType act_;

}

Заголовочный файл, содержащий определение класса С, должен также включать заголовочный файл, содержащий определение

AComplicatedType

, который в свою очередь транзитивно включает все заголовочные файлы, которые могут потребоваться для определения

AComplicatedType

, и т.д. Если заголовочные файлы имеют большие размеры, время компиляции может существенно увеличиться.

Второе следствие — создание неоднозначностей и сокрытие имен для кода, который пытается вызвать функцию. Несмотря на то, что закрытая функция-член не может быть вызвана кодом вне ее класса и его друзей, она тем не менее участвует в поиске имен и разрешении перегрузки и тем самым может сделать вызов неоднозначным или некорректным. Перед выполнением проверки доступности С++ выполняет поиск имен и разрешение перегрузки. Из-за этого видимость имеет более высокий приоритет:

int Twice(int); // 1

class Calc {

public:

string Twice(string); // 2

private:

char* Twice(char*); // 3

int Test {

return Twice(21); // A: ошибка, функции 2 и 3 не

// подходят (могла бы подойти функция 1, но

// ее нельзя рассматривать, так она скрыта от

// данного кода)

}

};

Calc с;

с.Twice("Hello"); // Б: ошибка, функция 3

// недоступна (могла бы использоваться

// функция 2, но она не рассматривается, так

// как у функции 3 лучшее соответствие

// аргументу)

В строке А обходной путь состоит в том, чтобы явно квалифицировать вызов как

::Twice(21)

для того, чтобы заставить поиск имен выбрать глобальную функцию. В строке Б обходной путь состоит в добавлении явного преобразования типа

с.Twiсе(string("Hellо"))

для того, чтобы заставить разрешение перегрузки выбрать соответствующую функцию. Некоторые из таких проблем, связанных с вызовами, можно решить и без применения идиомы Pimpl, например, никогда не используя закрытые перегрузки функций-членов, но не для всех проблем, разрешимых при помощи идиомы Pimpl, можно найти такие обходные пути.

Третье следствие влияет на обработку ошибок и безопасность. Рассмотрим пример

Widget

Тома Каргилла (Tom Cargill):

class Widget { // ...

public:

Widget& operator=(const Widget&);

private:

T1 t1_;

T2 t2_;

};

Коротко говоря, мы не можем написать оператор

operator=

, который обеспечивает строгую гарантию (или хотя бы базовую гарантию), если операции

или

могут давать необратимые сбои (см. рекомендацию 71). Хорошие новости, однако, состоят в том, что приведенная далее простая трансформация всегда обеспечивает, как минимум, базовую гарантию для безопасного присваивания, и как правило — строгую гарантию, если необходимые операции

(а именно — конструкторы и деструкторы) не имеют побочных эффектов. Для этого следует хранить объекты не по значению, а посредством указателей, предпочтительно спрятанными за единственным указателем на реализацию: