大型项目开发: 隔离 (《大规模C++程序设计》书摘)

ゝ一世哀愁。 2022-08-02 12:43 262阅读 0赞

书中第六章 隔离。 主要在撰述什么需要定义在头文件？什么应当移到编译单元中？  
核心仍然是先区分接口定义与实现细节。实现细节的改变会导致客户代码的重新编译，从逻辑上也表示与客户代码间可能存在着强耦合。

## 实现细节与隔离 ##

主要考察以下实现细节，它们会在接口中引入实现细节，也是需要考虑进行隔离的内容：

1.  继承
2.  分层  
    简单的说就是类的成员中有另一个类的实例时，如Foo mFoo. 这个类就会依赖于Foo的定义。而转为持有地址时，即将关系从HasA改为HoldA时，就不存在这个问题。也就是定义为Foo\* mFoo;或Foo& mFoo; 这也是Google C++ Coding Style曾经就减少头文件依赖建议过的方式，后来则去掉了这项建议，改为：”不要为了使用前置声明，将成员变量改为指针类型”, 因为它反而增加了逻辑上的复杂度，比如额外的判空处理。
3.  内联函数
4.  私有成员
5.  保护成员
6.  编译器生成的默认实现函数，如拷贝。
7.  包含指令，即头文件的包含。
8.  默认参数
9.  枚举  
    在一些大型项目中，一些存有基本枚举类型的头文件，最后变成没人敢改，而更愿意新增头文件。其实还不如放到具体的域或类中定义。

后面作者对各个细节推荐一些手法，相对比较简单。后面则介绍了几个常用手法:

1.  协议类(接口类)
2.  Opaque Pointer和PIMPL
3.  Wrapper (封装器), 即引入中间层。

## 过程接口 ##

考虑到上层代码对底层的操作需求，作者提出了过程接口(The Procedural Interface),可以结合常见的API来理解，它是一组函数的集合，出现在组件的顶部，并将功能的一个子集暴露给用户。作者概括了编程接口的要求:

1.  接口必须提供必要的功能来操纵底层系统。
2.  接口一定不能暴露专属的实现细节。
3.  底层组织的变化必须与客户端程序相隔离。
4.  与该接口相关的开销一定不能过大。

在实现方式上，以面向对象的Wrapper来实现这样的需求最佳的，而过程接口将针对无法简单使用独立的封装类来实现的系统。其实一个大型系统也是可以拆分出不同的领域，分别以Wrapper的形式来实现的。可以对比WebView的接口，以及Blink中的web层次。  
书中主要是探讨了针对所持有对象的操作。上面也提到的Opaque Pointer，还特别说明了Handle(句柄)模式来管理动态分配的对象。

一个过程接口既不是面向对象的也不是特别美观，但它确有一个很大的优点:过程接口总是能够用于将大系统的组织与客户端程序相隔离–即使在设计的早期阶段并没有考虑这样的接口。

## 隔离或不隔离 ##

隔离会引入一些开销，选择是否进行隔离的常见原因包括:

1.  暴露 (被使用的范围，或者扇入)
2.  访问数据的性能
3.  创建对象的性能
4.  开发成本 （在没有明确理由的情况强行隔离，会引入额外的开发工作）
5.  组件的数量 (可能会新增组件，增加维护成本)
6.  组件的复杂性 （引入新的复杂度，导致难以理解和维护）

作者提供两套经验值供决策时参考（中文编译的图表不太严谨，第5章有图标错，这里明明是两个表，却合成了一个表。）。

### 访问的相对开销 ###

1.  内联函数传递值 : 1
2.  内联函数传递指针 : 2
3.  非内联函数，非虚函数 : 10
4.  虚函数机制 : 20

### 创建相对于单独分配的成本 ###

1.  自动 (栈上) : 1.5
2.  动态 (堆上) : 100+

作者最后讨论隔离决策时，建议是否进行隔离取于被使用的范围，性能要求的高低，以及成员函数的大小（是否轻量级）。性能要求高不要隔离，轻量级的实现也不需要隔离。其实就是隔离本身会引入开销，如果为了隔离引入的开销过式，或者引入更不稳定的复杂度，就不要急于隔离。而对于大型、广泛使用的对象则要尽早隔离。