『C/C++』一個用C/C++分別實現介面與實現相分離的設計原則的例子

原文連結：一個用C/C++分別實現介面與實現相分離的設計原則的例子

良好的設計應該只暴露介面給使用者，所有的實現細節對使用者來說應該是隱藏的，也就是說使用者只要給介面傳遞相應的參數就行了，不需要管內部是如何?的，比如我們使用fopen，fseek，CreateWindow等函數會發現很好用，而不需要管fopen，fseek，CreateWindow函數內部代碼是如何?的，資料結構是如何組織的，也就是說絕對不能暴露任何的細節給使用者，包括資料群組織在內。

我現在用C和C++舉一個例子，來說說C/C++分別是如何?的，然後來看看哪種實現更好。

先來看C++用類實現的封裝：

--------------------------- interface1.h ---------------------------

#ifndef INTERFACE1_H#define INTERFACE1_Hclass DATA{private:    int _i;    short _j;public:    DATA();    ~DATA();    void set(int i, short j);    void get(int* i, short* j);    };#endif

--------------------------- interface1.cpp ---------------------------

#include "interface1.h"DATA::DATA(){    _i = _j = 0;}DATA::~DATA(){    _i = _j = 0;}void DATA::set(int i, short j){    _i = i;    _j = j;}void DATA::get(int* i, short* j){    *i = _i;    *j = _j;}

--------------------------- test.cpp ---------------------------

#include <stdio.h>#include "interface1.h"int main(){    DATA data;    int i;    short j;    data.set(2, 3);    data.get(&i, &j);                printf("i = %d, j = %d\n", i, j);        return 0;}

再來看 C 如何巧妙的封裝以及隱藏實現細節：

---------------------------  interface.h  ---------------------------

#ifndef INTERFACE_H#define INTERFACE_Hvoid* data_create();void data_set(void* dummy, int i, short j);void data_get(void* dummy, int* i, short * j);void data_destroy(void* dummy);#endif

---------------------------  interface.c  ---------------------------

#include <stdlib.h>struct DATA{    int i;    short j;};void* data_create(){    return malloc(sizeof(struct DATA));}void data_set(void* dummy, int i, short j){    struct DATA* data = dummy;    data->i = i;    data->j = j;}void data_get(void* dummy, int* i, short * j){    struct DATA* data = dummy;    *i = data->i;    *j = data->j;}void data_destroy(void* dummy){       free(dummy);}

---------------------------  test.c  ---------------------------

#include <stdio.h>#include "interface.h"int main(){    int i;    short j;    void* data = data_create();    data_set(data, 2, 3);    data_get(data, &i, &j);        printf("i = %d, j = %d\n", i, j);    data_destroy(data);    return 0;}

可以看的出來，C的實現只暴露了介面給使用者，內部的實現細節都隱藏了起來，可是C++用類實現反而在標頭檔暴露了實現細節。
當然用C++也可以做到只暴露介面給使用者，不過實現起來會比較複雜，而且需要消耗更多的記憶體（使用了虛函數）。

-------------------------------------- parent.h --------------------------------------

#ifndef PARENT_H#define PARENT_Hclass PARENT{public:    virtual void set(int i, short j) = 0;     virtual void get(int* i, short* j) = 0;};PARENT* get_child();#endif

-------------------------------------- parent.cpp --------------------------------------

#include "parent.h"#include "child.h"PARENT* get_child(){    return new CHILD;}

-------------------------------------- child.h --------------------------------------

#ifndef CHILD_H#define CHILD_H#include "parent.h"class CHILD : public PARENT{private:    int _i;    short _j;public:    CHILD();    ~CHILD();    void set(int i, short j);    void get(int* i, short* j);    };#endif

-------------------------------------- child.cpp --------------------------------------

#include "child.h"CHILD::CHILD(){    _i = _j = 0;}CHILD::~CHILD(){    _i = _j = 0;}void CHILD::set(int i, short j){    _i = i;    _j = j;}void CHILD::get(int* i, short* j){    *i = _i;    *j = _j;}

-------------------------------------- test.cpp --------------------------------------

#include <stdio.h>#include "parent.h"int main(){        int i;    short j;    PARENT* parent = get_child();    parent->set(2, 3);    parent->get(&i, &j);                printf("i = %d, j = %d\n", i, j);        return 0;} 

另外：

關注這個文章：http://bbs.csdn.net/topics/310212385，摘錄幾句，當思考下：

我們知道，類有介面（成員函數），有資料、狀態變數等，這些都有實現代碼。由於介面是要向外公開的，而實現是需要隱藏的（使用者不需要知道），這樣才能應對變化。比如介面的實現有變化，或者一個介面有多種可能的實現，我們就可以隨意修改這些實現，而不影響使用者的使用，因為使用者看到的只是對外公開的介面，介面並沒有變。

   將介面與實現分離的技術：

   （1）Interface class：將介面部分實現為abstract base class，在C++中，這個抽象類別中含一個virtual解構函式和一組pure virtual函數，實現部分則由派生出來的各個子類來完成。C++/Java/C#中都有現成的abstract類機制，例子就不需要舉了。

   （2）Handle class：也稱為pimpl技術，就是把隸屬對象的資料（即實現）從原對象中抽離出來，封裝成一個獨立的impl對象，在原對象中用一個指標成員指向它，一般使用智能指標。舉一個例子，按鈕組件通常都有一個背景映像作為資料，通常這個映像作為組件類的一個成員，為了分離實現，我們把這些資料抽離出來進行獨立的封裝：

struct PMImpl{ //封裝資料對象的    std::tr1::shared_ptr<Image> bgImage; //指向背景映像的智能指標    int imageChanges;  //背景映像更改次數}; class Button{ //按鈕類private:    Mutex mutex; //互斥鎖    std::tr::shared_ptr<PMImpl> pImpl; //指向資料對象的智能指標public:    void changeBackground(std::istream &imgSrc);    //...}; void Button::changeBackground(std::istream &imgSrc){    using std::swap;  //使用這個函數進行異常安全編程    Lock m1(&mutex); //加鎖，下面成為臨界區    std::tr1::shared_ptr<PMImpl> pNew(new PMImpl(*pImpl)); //建立臨時的pNew，                                              //並指向了原有的資料對象（含有背景映像）    pNew->gbImage.reset(new Image(imgSrc)); //根據傳進來的映像，更改背景映像    ++pNew->imageChanges;  //更改次數加1    swap(pImpl,pNew); //把更改後的資料交換到pImpl中，並且會釋放互斥鎖mutex，                      //從而完成了Button背景映像的更改}

介面主要是用於模組間的互動，實現就是具體的處理邏輯；如果介面過多的牽扯處理邏輯，代碼的重用性會比較差；如果介面和實現分開，新增功能只需要關注具體的實現，不需要改動介面。

公有介面是類的抽象組件，類函數定義是實現細節，把兩者分離，具體做法就是類成員函數定義與公有介面分屬不同的代碼檔案。

介面與實現的分離其實你一直在使用，最直接的例子就是標準庫，平時你使用標準庫的標頭檔，這個就是個介面，而標準庫被封裝在不同的地方，例如靜態庫，這個就是實現。兩者是分離的。

介面和實現分離，模組間的依賴會自然轉化為對介面資料類型的依賴