क्या यह "pImpl" के लिए एक अच्छा दृष्टिकोण है C ++ में वर्ग पदानुक्रम?

Question

मेरे पास एक वर्ग पदानुक्रम है जिसके लिए मैं इंटरफ़ेस को कार्यान्वयन से अलग करना चाहूंगा। मेरे समाधान में दो पदानुक्रम हैं: इंटरफ़ेस के लिए एक हैंडल क्लास पदानुक्रम और कार्यान्वयन के लिए एक गैर-सार्वजनिक वर्ग पदानुक्रम। बेस हैंडल क्लास में एक पॉइंटर-टू-इम्प्लीमेंटेशन होता है, जो व्युत्पन्न हैंडल क्लासेस को व्युत्पन्न प्रकार के पॉइंटर (फंक्शन देखें getPimpl()) में डाला जाता है ।

यहाँ दो व्युत्पन्न वर्गों के साथ एक आधार वर्ग के लिए मेरे समाधान का एक स्केच है। क्या कोई बेहतर समाधान है?

फ़ाइल "Base.h":

#include <memory>

class Base {
protected:
    class Impl;
    std::shared_ptr<Impl> pImpl;
    Base(Impl* pImpl) : pImpl{pImpl} {};
    ...
};

class Derived_1 final : public Base {
protected:
    class Impl;
    inline Derived_1* getPimpl() const noexcept {
        return reinterpret_cast<Impl*>(pImpl.get());
    }
public:
    Derived_1(...);
    void func_1(...) const;
    ...
};

class Derived_2 final : public Base {
protected:
    class Impl;
    inline Derived_2* getPimpl() const noexcept {
        return reinterpret_cast<Impl*>(pImpl.get());
    }
public:
    Derived_2(...);
    void func_2(...) const;
    ...
};

फ़ाइल "Base.cpp":

class Base::Impl {
public:
    Impl(...) {...}
    ...
};

class Derived_1::Impl final : public Base::Impl {
public:
    Impl(...) : Base::Impl(...) {...}
    void func_1(...) {...}
    ...
};

class Derived_2::Impl final : public Base::Impl {
public:
    Impl(...) : Base::Impl(...) {...}
    void func_2(...) {...}
    ...
};

Derived_1::Derived_1(...) : Base(new Derived_1::Impl(...)) {...}
Derived_1::func_1(...) const { getPimpl()->func_1(...); }

Derived_2::Derived_2(...) : Base(new Derived_2::Impl(...)) {...}
Derived_2::func_2(...) const { getPimpl()->func_2(...); }

Comments

इनमें से कौन सी कक्षा पुस्तकालय / घटक के बाहर से दिखाई देगी? यदि केवल Base, एक सामान्य सार आधार वर्ग ("इंटरफ़ेस") और बिना pimpl के ठोस कार्यान्वयन पर्याप्त हो सकता है।

— डी। जुरकाऊ

@ D.Jurcau आधार और व्युत्पन्न वर्ग सभी सार्वजनिक रूप से दिखाई देंगे। जाहिर है, कार्यान्वयन कक्षाएं नहीं होंगी।

— स्टीव इमर्सन

डाउनकास्ट क्यों? बेस क्लास यहां अजीब स्थिति में है, इसे बेहतर टाइपसैफिटी और कम कोड के साथ एक साझा पॉइंटर से बदला जा सकता है।

— बसिलेव्स

@ बासीलेव्स मुझे समझ नहीं आ रहा है। सार्वजनिक बेस क्लास कार्यान्वयन को छिपाने के लिए पिंपल मुहावरे का उपयोग करता है। मैं यह नहीं देखता कि साझा सूचक के साथ इसे प्रतिस्थापित करने से सूचक को कास्टिंग या डुप्लिकेट किए बिना वर्ग पदानुक्रम को बनाए रखा जा सकता है। क्या आप एक कोड उदाहरण प्रदान कर सकते हैं?

— स्टीव एममरसन

मैंने डाउनकास्ट की प्रतिकृति के बजाय डुप्लिकेट पॉइंटर का प्रस्ताव दिया।

— बसिलेव्स

Answer 1

मुझे लगता है कि यह एक खराब रणनीति है जिससे मैं Derived_1::Implउपजाऊ बना सकता हूं Base::Impl।

पिम्पल मुहावरे का उपयोग करने का मुख्य उद्देश्य किसी वर्ग के कार्यान्वयन विवरण को छिपाना है। से Derived_1::Implव्युत्पन्न करके Base::Impl, आपने उस उद्देश्य को हरा दिया है। अब, न केवल के कार्यान्वयन पर Baseनिर्भर करता है Base::Impl, के कार्यान्वयन पर Derived_1भी निर्भर करता है Base::Impl।

क्या कोई बेहतर समाधान है?

यह इस बात पर निर्भर करता है कि आपके लिए कौन से ट्रेड-ऑफ स्वीकार्य हैं।

समाधान 1

Implकक्षाओं को पूरी तरह से स्वतंत्र बनाएं । इसका अर्थ यह होगा कि Implकक्षाओं के लिए दो संकेत होंगे - एक में Baseऔर दूसरा एक में Derived_N।

class Base {

   protected:
      Base() : pImpl{new Impl()} {}

   private:
      // It's own Impl class and pointer.
      class Impl { };
      std::shared_ptr<Impl> pImpl;

};

class Derived_1 final : public Base {
   public:
      Derived_1() : Base(), pImpl{new Impl()} {}
      void func_1() const;
   private:
      // It's own Impl class and pointer.
      class Impl { };
      std::shared_ptr<Impl> pImpl;
};

समाधान २

कक्षाओं को केवल हैंडल के रूप में उजागर करें। कक्षा की परिभाषा और कार्यान्वयन को बिल्कुल भी उजागर न करें।

सार्वजनिक हेडर फ़ाइल:

struct Handle {unsigned long id;};
struct Derived1_tag {};
struct Derived2_tag {};

Handle constructObject(Derived1_tag tag);
Handle constructObject(Derived2_tag tag);

void deleteObject(Handle h);

void fun(Handle h, Derived1_tag tag);
void bar(Handle h, Derived2_tag tag); 

यहाँ त्वरित कार्यान्वयन है

#include <map>

class Base
{
   public:
      virtual ~Base() {}
};

class Derived1 : public Base
{
};

class Derived2 : public Base
{
};

namespace Base_Impl
{
   struct CompareHandle
   {
      bool operator()(Handle h1, Handle h2) const
      {
         return (h1.id < h2.id);
      }
   };

   using ObjectMap = std::map<Handle, Base*, CompareHandle>;

   ObjectMap& getObjectMap()
   {
      static ObjectMap theMap;
      return theMap;
   }

   unsigned long getNextID()
   {
      static unsigned id = 0;
      return ++id;
   }

   Handle getHandle(Base* obj)
   {
      auto id = getNextID();
      Handle h{id};
      getObjectMap()[h] = obj;
      return h;
   }

   Base* getObject(Handle h)
   {
      return getObjectMap()[h];
   }

   template <typename Der>
      Der* getObject(Handle h)
      {
         return dynamic_cast<Der*>(getObject(h));
      }
};

using namespace Base_Impl;

Handle constructObject(Derived1_tag tag)
{
   // Construct an object of type Derived1
   Derived1* obj = new Derived1;

   // Get a handle to the object and return it.
   return getHandle(obj);
}

Handle constructObject(Derived2_tag tag)
{
   // Construct an object of type Derived2
   Derived2* obj = new Derived2;

   // Get a handle to the object and return it.
   return getHandle(obj);
}

void deleteObject(Handle h)
{
   // Get a pointer to Base given the Handle.
   //
   Base* obj = getObject(h);

   // Remove it from the map.
   // Delete the object.
   if ( obj != nullptr )
   {
      getObjectMap().erase(h);
      delete obj;
   }
}

void fun(Handle h, Derived1_tag tag)
{
   // Get a pointer to Derived1 given the Handle.
   Derived1* obj = getObject<Derived1>(h);
   if ( obj == nullptr )
   {
      // Problem.
      // Decide how to deal with it.

      return;
   }

   // Use obj
}

void bar(Handle h, Derived2_tag tag)
{
   Derived2* obj = getObject<Derived2>(h);
   if ( obj == nullptr )
   {
      // Problem.
      // Decide how to deal with it.

      return;
   }

   // Use obj
}

फायदा और नुकसान

पहले दृष्टिकोण के साथ, आप Derivedस्टैक में कक्षाएं बना सकते हैं । दूसरे दृष्टिकोण के साथ, यह एक विकल्प नहीं है।

पहले दृष्टिकोण के साथ, आप Derivedस्टैक में ए और निर्माण को नष्ट करने के लिए दो गतिशील आवंटन और डीलक्लोकेशन का खर्च उठाते हैं । यदि आप Derivedढेर से एक वस्तु का निर्माण करते हैं और उसे नष्ट करते हैं, तो एक और अधिक आवंटन और डीलरशिप की लागत को कम करें। दूसरे दृष्टिकोण के साथ, आप केवल एक गतिशील आवंटन की लागत और प्रत्येक वस्तु के लिए एक सौदे का खर्च उठाते हैं।

पहले दृष्टिकोण के साथ, आपके पास virtualसदस्य फ़ंक्शन का उपयोग करने की क्षमता है Base। दूसरे दृष्टिकोण के साथ, यह एक विकल्प नहीं है।

मेरा सुझाव

मैं पहले समाधान के साथ जाऊंगा ताकि मैं वर्ग पदानुक्रम और virtualसदस्य कार्यों का उपयोग कर सकूं , Baseभले ही यह थोड़ा अधिक महंगा हो।

Answer 2

एकमात्र सुधार जो मैं यहां देख सकता हूं, वह यह है कि कंक्रीट कक्षाओं को कार्यान्वयन क्षेत्र को परिभाषित करने दिया जाए। यदि सार आधार वर्गों को इसकी आवश्यकता है, तो वे एक अमूर्त संपत्ति को परिभाषित कर सकते हैं जो कंक्रीट कक्षाओं में लागू करना आसान है:

Base.h

class Base {
protected:
    class Impl;
    virtual std::shared_ptr<Impl> getImpl() =0;
    ...
};

class Derived_1 final : public Base {
protected:
    class Impl1;
    std::shared_ptr<Impl1> pImpl
    virtual std::shared_ptr<Base::Impl> getImpl();
public:
    Derived_1(...);
    void func_1(...) const;
    ...
};

Base.cpp

class Base::Impl {
public:
    Impl(...) {...}
    ...
};

class Derived_1::Impl1 final : public Base::Impl {
public:
    Impl(...) : Base::Impl(...) {...}
    void func_1(...) {...}
    ...
};

std::shared_ptr<Base::Impl> Derived_1::getImpl() { return pPimpl; }
Derived_1::Derived_1(...) : pPimpl(std::make_shared<Impl1>(...)) {...}
void Derived_1::func_1(...) const { pPimpl->func_1(...); }

यह मुझे सुरक्षित लगता है। यदि आपके पास एक बड़ा पेड़ है, तो आप पेड़ virtual std::shared_ptr<Impl1> getImpl1() =0के बीच में भी परिचय कर सकते हैं ।