浅析C++中的PImpl技术

在C++编程中，PImpl（Pointer to Implementation）是一种常见的设计模式，也被称为“编译器化”的编程技巧。这个模式背后的核心思想是将类的实现细节封装在一个单独的类中，从而降低类的耦合性，提高代码的可维护性和可扩展性。

定义

PImpl技术是一种实现封装的编程技巧，使用PImpl时需要两个类：接口类和实现类。接口类负责定义接口，供外部调用，实现类实现具体功能；接口类内不存在实现细节，实现细节存在于实现类内；接口类内含实现类的指针，接口类方法通过持有指针调用实现类内的方法；从而将类的接口和实现分离开来。由于接口类内存有指向实现的指针，故称之为PImpl（Pointer to Implementation，指向实现的指针）模式

使用实例

结合如上的定义，可书写如下的代码示例，

//头文件，此文件会提供给代码用户
// MyClass.h
#include <memory>

class MyClassImpl; // 实现类前向声明

//接口类
class MyClass {
public:
    MyClass();
    ~MyClass();

    void doSomething();

private:
    std::unique_ptr<MyClassImpl> pimpl;
};

//接口类的源文件
// MyClass.cpp
#include "MyClass.h"

//实现类，为演示方便写在了同一个文件内，
//建议公众中将实现类写在单独文件内
class MyClassImpl {
public:
    void doSomething() {
        // 实现细节
    }
};

MyClass::MyClass() : pimpl(std::make_unique<MyClassImpl>()) {}

MyClass::~MyClass() = default;

void MyClass::doSomething() {
    pimpl->doSomething();
}

在上面的示例中，MyClass 类将其实现细节封装在 MyClassImpl 类中。MyClassImpl 类的定义被放在了 MyClass.cpp 文件中，这样可以避免暴露类的实现细节给客户端代码。而 MyClass 类只保留了一个指向 MyClassImpl 实现类的指针，通过这种方式将类的接口和实现分离开来。

PImpl的优点

• 降低了类的耦合性：通过将类的实现细节封装在一个单独的实现类中，可以减少类之间的依赖关系，从而降低了类的耦合性。
• 提高了代码的可维护性和可扩展性：由于类的接口和实现分离开来，可以更容易地修改和扩展类的实现细节，而不会影响到类的用户。
• 隐藏了类的实现细节：PImpl技术可以将类的实现细节隐藏起来，只向外部暴露必要的接口，从而提高了代码的安全性和可理解性。

实际项目中的应用

PImpl技术在实际项目中有着广泛的应用，特别是在开发大型和复杂的软件系统时。它可以帮助我们更好地组织和管理代码，提高代码的可维护性和可扩展性。例如在开发商用的C++库时，希望尽可能少的暴露信息给用户，PImpl大有用武之地。

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