C++的pimpl机制demo

cpp14_pointers.h

/*
 * cpp14_pointers.h
 *
 * Note: std::make_unique was introduced in C++14.
 * For C++11, this header will roll the implementation.
 *
 * https://stackoverflow.com/questions/17902405/how-to-implement-make-unique-function-in-c11/17902439#17902439
 *
 */

#ifndef CPP14_POINTERS_H_
#define CPP14_POINTERS_H_

#include <cstddef>
#include <memory>
#include <type_traits>
#include <utility>

#if __cplusplus <= 201103L

namespace std {
template<class T> struct _Unique_if {
	typedef unique_ptr<T> _Single_object;
};

template<class T> struct _Unique_if<T[]> {
	typedef unique_ptr<T[]> _Unknown_bound;
};

template<class T, size_t N> struct _Unique_if<T[N]> {
	typedef void _Known_bound;
};

template<class T, class ... Args>
typename _Unique_if<T>::_Single_object make_unique(Args&&... args)
{
	return unique_ptr<T>(new T(std::forward<Args>(args)...));
}

template<class T>
typename _Unique_if<T>::_Unknown_bound make_unique(size_t n)
{
	typedef typename remove_extent<T>::type U;
	return unique_ptr<T>(new U[n]());
}

template<class T, class ... Args>
typename _Unique_if<T>::_Known_bound make_unique(Args&&...) = delete;
}

#endif // __cplusplus

#endif /* CPP14_POINTERS_H_ */

main.cpp

#include <iostream>
using namespace std;

#include "Person.h"

int main()
{
	Person p("Tony");

	cout<<"Name="<<p.getName()<<endl;
	return 0;
}

Person.cpp

#include "Person.h"
#include "PersonPrivate.h"
#include "cpp14_pointers.h"

Person::Person(std::string name):
	pimpl(std::make_unique<PersonPrivate>(name))
{
}

Person::~Person()
{
}

void Person::setName(std::string name)
{
	pimpl->name=name;
}

std::string Person::getName()
{
	return pimpl->name;
}

Person.h

#ifndef PERSON_H_
#define PERSON_H_

#include <string>
#include <memory>

class PersonPrivate;

class Person {
public:
	Person(std::string name);
	~Person(); // Deconstructor need to be declared for unique_ptr

	void setName(std::string name);
	std::string getName();

private:
	// Tips: unique_ptr requires C++11
	friend class PersonPrivate;
	std::unique_ptr<PersonPrivate> pimpl;
};

#endif /* PERSON_H_ */

PersonPrivate.h

#ifndef PERSONPRIVATE_H_
#define PERSONPRIVATE_H_

#include <string>

class PersonPrivate {
public:
	PersonPrivate(std::string name):name(name){/* ... */}
	std::string name;
};

#endif /* PERSONPRIVATE_H_ */

PImpl是 Pointer to implementation的缩写， 是C++ 在构建导出库接口时特有的技术手段。 即是将类Class中所有私有变量以及私有方法，封装在一单独的实现类ClassImpl中。

我们在Class中通过一指向ClassImpl的私有指针，访问这些私有数据。而ClassImpl类的具体定义和实现，我们放入cpp中。Qt中的D-Pointer技术，便是PImpl机制的一种实现方式。

优点：

• 使得程序接口有着稳定的ABI（应用程序二进制接口），即不会打破二进制兼容。
• 降低了程序编译依赖，从而缩短编译时间。
• 数据隐藏，使得头文件很干净，不包含实现细节，可以直接作为 API 参考。

缺点：

• 实现者需要做更多工作。
• 由于子类需要访问，此机制对protected方法不奏效。
• 由于数据的隐藏，多少造成了代码可读性下降。
• 运行时性能被轻微的连累，尤其调用的函数为虚函数时。
• 关于二进制兼容的问题，在C++的二进制兼容一文中有详细解释

摘自《PImpl机制以及Qt的D-Pointer实现》