C++在使用PImpl技术时，template/typename的不常见用法

Posted 2023-05-15 烧饼

PImpl：Pointer to implementation，常用于隐藏实现细节，构造拥有稳定 ABI 的 C++ 库接口，及减少编译时依赖。

在使用pimpl技术时，pimpl是类静态变量，对其在源文件中的实现需要使用typename关键字

对于模板类的静态成员变量的定义，你需要使用完整的模板类型限定符来指定 std::unique_ptr 的类型。在这个示例中，我们使用 typename MyClass<T>::Impl 来指定 std::unique_ptr 的类型。

// MyClass.h

#include <memory>

template<typename T>
class MyClass 
public:
    void doSomething();

private:
    class Impl;
    static std::unique_ptr<Impl> p_impl;  // 静态 p_impl 变量的声明
;

// MyClass.cpp

template<typename T>
class MyClass<T>::Impl 
public:
    void doSomething() 
        // 实现具体逻辑
        std::cout << "Doing something..." << std::endl;
    
;

template<typename T>
std::unique_ptr<typename MyClass<T>::Impl> MyClass<T>::p_impl = std::make_unique<typename MyClass<T>::Impl>();  // 静态 p_impl 变量的定义

template<typename T>
void MyClass<T>::doSomething() 
    p_impl->doSomething();

如果一个模板类使用p_impl技术，同时内部包含模板函数，那么模板函数的调用需要额外使用template关键字

在最后的代码p_impl->template doSomething<U>();处，使用template关键字告诉编译器我们正在引用一个模板成员函数doSomething<U>()。不使用template关键字会报错

// MyClass.h

#include <memory>

template<typename T>
class MyClass 
public:
    MyClass();
    template<typename U>
    void doSomething();

private:
    class Impl;
    std::unique_ptr<Impl> p_impl;
;

// MyClass.cpp

template<typename T>
class MyClass<T>::Impl 
public:
    template<typename U>
    void doSomething() 
        // 实现具体逻辑
        std::cout << "Doing something with type " << typeid(U).name() << "..." << std::endl;
    
;

template<typename T>
MyClass<T>::MyClass() : p_impl(std::make_unique<Impl>()) 

template<typename T>
template<typename U>
void MyClass<T>::doSomething() 
    p_impl->template doSomething<U>();

何时在 C++ 中的嵌套类上使用 Pimpl 模式，反之亦然？

【中文标题】何时在 C++ 中的嵌套类上使用 Pimpl 模式，反之亦然？

【英文标题】：When to use Pimpl pattern over Nested class in C++ or vice versa?

【发布时间】：2019-08-01 10:05:23

【问题描述】：

在 C++ 中，大多数开发人员都使用 pimpl idiom 或 opaque pointers 对公共 API 隐藏私有数据/实现，例如：

=> 第一种情况 ## 不透明指针和 PIMPL 成语 ##

//在头文件中

class Node; 
class Graph   
 public:    
  A();  
 private:  
  Node* m_nodeImpl; 

// 类节点将在各自的cpp中定义

2。 =>第二种情况##内部类/嵌套类方法##

//在头文件中

class Graph   
 public:    
  Graph();  
 private:  
  class Node
  
    // implementation goes here
  
  Node* m_nodeImpl;

---

问题是...

从类设计的角度来看，这两者之间的实际区别是什么（可能是设计模式）？ 每种方法的优缺点是什么？

【问题讨论】：

您可以将两者结合起来，您只需声明 Graph::Node 类，并在源文件中定义。

至于区别，在第二个示例中，人类阅读头文件可以看到Node类的详细信息。

@Someprogrammerdude 我认为这是 pimpl/opaque_ptr 相对于嵌套类 impl 的主要优势，对吧？ （甚至隐藏细节）

通常这不是“隐藏”人类的问题，而是依赖问题。 IE。如果Node 的实现（和声明）取决于其他一些类，则需要将其包含在标题中。在 PIML 情况下，您不需要这个。这对于例如不需要公开实现细节的 API 类来说可能很重要。

@sklott 是的，我忘记了这一点，感谢您再次引起我的注意，是的，因此考虑到这两个因素，pimpl 是首选，对吧？那么实际上何时在 C++ 中使用内部类？除了人类可读的东西

【参考方案1】：

你混淆了几件事：

第一个例子

Type: opaque - 这意味着类型 name 对该标头的用户可见，但定义是隐藏的。

当您想与用户共享指针时，不透明类型特别有用，而不是它指向 的详细信息（或者阻止用户摆弄它，或者打破依赖关系)。

存储：粉刺。这只是意味着用户知道您（可能）在某处有一个 opaque 类型的实例，并且他们知道您的***对象的大小包括该指针。

第二个例子

类型：嵌套 - 这样可以避免污染封闭的命名空间（因此在您的程序的同一命名空间中可以有其他类型的 Node，与第一个示例不同）但会暴露所有细节。

请注意，您的嵌套类型也可以前向声明，以控制可见性和命名空间污染。

存储：丢失。你是不是也想在这里有一个Node *m_impl？否则，这些示例无法直接进行比较，因为您的 Graph 无处可保留 Node，但是声明了类型。

【讨论】：

感谢您的简短而清晰的描述，Totally forgot to add Node impl ptr on 2nd example，我明白了您的意思。