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C++超詳細講解隱藏私有屬性和方法的兩種實現方式_C 語言

作者：一個程序員的修煉之路 ? 更新時間： 2022-07-03 編程語言

在我們編寫程序的時候，會將程序模塊化，常見的就是用動態鏈接庫的方式，然后導出函數接口或者類。而對于導出類的方式，作為模塊的實現者，不論是給第三方使用或者自己的項目使用，應該都不太愿意暴露自己的私有屬性和方法，個人碰到的主要有以下兩個常見原因：

  • 通過隱藏私有屬性和方法，讓被調用者猜不到其實現方式
  • 私有方法中或者屬性中，可能會存在一些第三方的頭文件或者庫的依賴，而對于被調用方來說不應該直接依賴

本文將介紹兩種方式來滿足以上的需求，一種是抽象類，另一種是pimpl風格. 在找到解決方法的時候，你會發現這樣的方式不僅僅滿足了原先的需求，還買一贈一地帶來了其他的優點。

例子

假設我們有一個DataAcquirer封裝為一個動態鏈接庫，用來獲取數據的：那么以下代碼有幾個問題:

  • 其只需要暴露GetData這個方法給調用方，但是文件中還包含了頭文件HttpClient.h 這個是調用方其實并不需要關心的，這就導致調用方還需要配置頭文件的目錄，有時候甚至還要配置這個間接依賴的庫。那么就給調用方帶來了不必要的依賴。
  • 有時候想要隱藏類的內部實現細節，但這里通過HttpClient m_pHttpClient私有屬性和HttpResponseCode HttpDataGet()私有方法，那么調用方就可能猜到這個數據其實是通過http協議來獲取的。
#include <string>
#include "HttpClient.h"
#ifdef DATA_ACQUIRER_DLL_EXPORT
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllexport)
#else
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllimport)
#endif
class DATA_ACQUIRER_DECL DataAcquirer
{
public:
	DataAcquirer();
	~DataAcquirer();
public:
	const std::string GetData();
private:
	HttpResponseCode HttpDataGet();
	HttpClient m_pHttpClient;
};

用抽象類解決問題

如果你知道依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle, DIP), 那應該知道，提供給調用方的時候高層模塊依賴其抽象。 在軟件編寫的時候，抽象是必不可少的，他可以降低我們依賴，也能夠讓我們更加清晰的定義更友好的接口。這個樣例中，我們只需要提供GetData的方法/接口，那我們面向接口的設計如下面類圖所示:

解釋下上述的類圖：

  • 調用者client操作的是DataAcquirerAbstract作為抽象類，利用多態實際的對象指向的是DataAcquirer
  • DataAcquirer通過工廠方法DataAcquirerFactory進行生產

DataAcquirerAbstract.h的內容如下, 聲明抽象類:

#pragma once
#include <string>
class DataAcquirerAbstract
{
public:
	virtual const std::string GetData() = 0;
};

DataAcquirer.h的內容如下, 聲明DataAcquirer :

#pragma once
#include <string>
#include "HttpClient.h"
#include "DataAcquirerAbstract.h"
class DataAcquirer : public DataAcquirerAbstract
{
public:
	DataAcquirer();
	~DataAcquirer();
public:
	virtual const std::string GetData();
private:
	HttpResponseCode HttpDataGet();
	HttpClient m_pHttpClient;
};

工廠方法部分用于生產DataAcquirer，下面是DataAcquirerFactory .h文件:

#pragma once
#include <memory>
#include "Factory.h"
#include "DataAcquirerAbstract.h"
#ifdef DATA_ACQUIRER_DLL_EXPORT
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllexport)
#else
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllimport)
#endif
class DATA_ACQUIRER_DECL DataAcquirerFactory : public Factory
{
public:
	virtual std::unique_ptr<DataAcquirerAbstract> CreateDataAcquirer();
};

最后調用者只需要引用DataAcquirerAbstract和DataAcquirerFactory ，如下所示， DataAcquirer對于調用者來說是不可見的。

#include <string>
#include <memory>
#include "DataAcquirerAbstract.h"
#include "DataAcquirerFactory.h"
int main()
{
	std::unique_ptr<Factory> factory = std::make_unique<DataAcquirerFactory>();
	std::unique_ptr<DataAcquirerAbstract> pObj = factory->CreateDataAcquirer();
	std::string strData = pObj->GetData();
	//...	Do something else
	return 0;
}

用Pimpl風格解決問題

Pimpl實際的解決方法也比較簡單，將Private/Protected屬性和方法放到另一個類中，這個類只需要進行聲明，然后通過成員指針的方式，進行屬性或者方法的訪問。用pimpl改造后的類圖如下:

DataAcquirer只給調用者暴露了GetData()方法和m_pImpl未知細節的指針，而這個未知細節的指針，在cpp文件中將含有一些私有的方法和屬性，也提供一個相應的GetData()的public方法。

DataAcquirer.h文件實現如下:

#pragma once
#include <string>
#include "HttpClient.h"
#ifdef DATA_ACQUIRER_DLL_EXPORT
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllexport)
#else
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllimport)
#endif
class DATA_ACQUIRER_DECL DataAcquirer
{
public:
	DataAcquirer();
	~DataAcquirer();
public:
	const std::string GetData();
private:
	class DataAcquirerImpl;
	std::unique_ptr<DataAcquirerImpl> m_pImpl;
};

DataAcquirerImpl的具體實現放在DataAcquirer.cpp中:

#include "DataAcquirer.h"
class DataAcquirer::DataAcquirerImpl
{
public:
	DataAcquirerImpl() {};
	const std::string GetData() { return ""; };
private:
	HttpResponseCode HttpDataGet() { return m_pHttpClient.Get(); };
	HttpClient m_pHttpClient;
};
DataAcquirer::DataAcquirer() : m_pImpl(new DataAcquirerImpl())
{
}
DataAcquirer::~DataAcquirer()
{
}
const std::string DataAcquirer::GetData()
{
	return m_pImpl->GetData();
}

總結

無論是抽象類的方式還是Pimpl風格都達成了接口與實現的分離，并且降低了編譯時候的依賴。

以上所說的兩種方式，在從無到有編寫代碼的時候，可以完整的使用這個模式，可是有時候，你需要去維護已有的代碼，在原先的導出類中進行一些修改，想要去降低這些依賴，個人認為用Pimpl此時就更適合去做這種擴展修改了。

參考

抽象類方法和Pimpl均在<<Effective C++>> 條款31中提到，只是本人的實現方式會有小小的區別。

另外參考了微軟文檔<<Pimpl For Compile-Time Encapsulation (Modern C++)>>

原文鏈接：https://blog.csdn.net/CJF_iceKing/article/details/124637606

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