【Exceptional C++（14）】编译期的依赖性

问题

• 下面的头文件中哪些#include语句可以在不对程序产生副作用的前提下去掉

// gotw007.h
#include "a.h" // class A
#include "b.h" // class B
#include "c.h" // class C
#include "d.h" // class D
    // 只有A和C有虚函数
#include <iostream>
#include <ostream>
#include <sstream>
#include <list>
#include <string>
class X : public A {
public:
    X(const C&);
    D Function1(int, char*);
    D Function1(int, C);
    B& Function2(B);
    void Function3(std::ostream&) const;
    std::ostream& print(std::ostream&) const;
private:
    std::string name_;
    std::list<C> clist_;
    D d_;
};
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const X& x)
{ return x.print(os); }
class Y : private B {
public:
    C Function4(A);
private:
    std::list<std::wostringstream*> alist_;
};

解答

• 可以直接去掉的
  • iostream，尽管用到了流，但没有用到iostream里特定的东西
  • ostream和sstream，换成iosfwd
• 不能直接去掉的
  • a.h，因为A是X的基类
  • b.h，因为B是Y的基类
  • c.h，因为list<C>需要看到C的定义
  • d.h，list，string，因为X需要知道D和string的大小，X和Y需要知道list的大小
• 再来考虑通过隐藏X和Y的实现细节可以去掉的头文件
  • 通过让X和Y使用pimlp_的方法去掉d.h，list和string，即私有部分被一个指针代替，这时X和Y都不再需要知道list、D或者string的大小，同理也可以这样去掉c.h，因为这时在X::clist中的C对象只作为参数或返回值出现
  • B是Y的private基类，且B没有虚函数，因此b.h也可以去掉，使用private继承说明想重写虚函数，与其让Y继承B不如让Y拥有类型为B的成员，要去掉b.h应该让Y的B类型成员存在于Y中隐藏的pimlp_部分
• 使用pimpl_把代码的调用者和实现者分离，声明一个类时要避免暴露私有成员，应该使用一个struct xxxImpl *pimpl_的不透明指针来存储私有成员
• 现在还不能动a.h，A被用作public基类，含有虚函数。然而X和Y两个类之间没有任何关系，因此至少可以把X和Y的定义分别放到两个头文件中（另外还要让现有的头文件包含x.h和y.h），这样至少可以让y.h不包含a.h，因为它只把A用作函数参数的类型，不需要A的定义

//x.h
#include "a.h"
#include <iosfwd>
class C;
class D;
class X : public A {
public:
    X(const C&);
    D Function1(int, char*);
    D Function1(int, C);
    B& Function2(B);
    void Function3(std::wostringstream&);
    std::ostream& print(std::ostream&) const;
private:
    class XImpl* pimpl_;
};
inline std::ostream& operator<<(std::ostream&os, const X& x)
{ return x.print(os); }
// y.h，没有#include
class A;
class C;
class Y {
public:
    C Function4(A);
private:
    class TImpl* pimpl_;
};
// gotw007.h作为存根包含两个#include
// 通过x.h又附带了另外两个
#include "x.h"
#include "y.h"
// gotw007.cpp中的新结构
// impl对象应该在X和Y的构造函数中用new创建
// 并在X和Y的析构函数中用delete清除
// X和Y的成员函数要通过pimpl_指针访问数据
struct XImpl
{
    std::string name_;
    std::list<C> clist_;
    D d_;
};
struct YImpl
{
    std::list<std::wostringstream*> alist_;
    B b_;
};
// 现在，X和Y的使用者只要包含a.h和iosfwd
// 即使后来更新代码需要包含y.h并去掉gotw007.h
// 也不用加一行#include