C で PIMPL イディオムを使用する利点と考慮事項は何ですか?

「PIMPL」イディオムの利点

「実装へのポインタ」(PIMPL) イディオムでは、パブリック クラスが内部構造をカプセル化します。またはクラス (「実装」) は、外部ユーザーから隠蔽される実装を提供します。この手法にはいくつかの利点があります。

• 内部状態の保護: PIMPL は実装の詳細とデータをライブラリ ユーザーから隠し、機密性と外部改ざんからの保護を保証します。
• 簡素化されたインターフェイス: パブリック クラスは、不要な実装を公開することなく、ユーザーに簡単なインターフェイスを提供します。複雑さ。これにより、コードの対話が簡素化され、実装の詳細への依存が軽減されます。
• 柔軟性の向上: 実装への変更 (メソッドの最適化、バグ修正など) を PIMPL クラス内で分離できます。これにより、パブリック クラスへの影響が最小限に抑えられ、それに依存するコードを広範に再コンパイルする必要がなくなります。

「Pimpl クラス」の設計上の考慮事項

PIMPL 間実装を分離するため、パブリック クラスの代わりに PIMPL クラスにパブリック メソッドを配置することは直観に反しているように思えるかもしれません。ただし、このアプローチでは、

• インターフェイスの安定性: 実装が大幅に変更された場合でも、パブリック クラス インターフェイスは変更されません。この安定性により、外部ユーザーの使いやすさが向上します。
• 効率的なコンパイル: PIMPL クラスのメソッドがライブラリにコンパイルされ、ユーザーが含める必要があるファイルの数が減ります。これにより、コンパイルのパフォーマンスが向上し、コードの依存関係が軽減されます。
• ヘッダー ファイルの最適化: パブリック クラスのヘッダー ファイルは、より簡潔で焦点が絞られ、重要なインターフェイス宣言のみが含まれます。これにより、メンテナンスが簡素化され、コンパイラのプリプロセッサ ディレクティブの負担が軽減されます。

分離実装による実装例

以下のコード例を考えてみましょう。 )」の実装は PIMPL 内に含まれていますclass:

// header file:
class Cat {
  private:
    class CatImpl;  // PIMPL class
    CatImpl* cat_; // Pointer to PIMPL

  public:
    Cat();            // Constructor
    ~Cat();           // Destructor
    Purr();           // Public method
};

// CPP file:
#include "cat.h"

class Cat::CatImpl {
  public:
    Purr();
};

Cat::Cat() {
    cat_ = new CatImpl;
}

Cat::~Cat() {
    delete cat_;
}

void Cat::Purr() {
    cat_->Purr();
}

void CatImpl::Purr() {
    // Actual implementation of "Purr()"
}

この例では、パブリック クラス "Cat" が "CatImpl" オブジェクトの作成と破棄を処理しますが、"Purr()" の実装を PIMPL クラスに委任します。このアプローチにより、「Purr()」実装の詳細が外部ユーザーから隠蔽されると同時に、「Cat」クラスと対話するための安定したインターフェースが提供されます。

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