请求Pimpl框架意见/建议

我基本上已经实现了一个提案，我的问题是，它完成了吗？如果完成了，在哪里？和/或有更好的方法来做我正在做的事情吗？很抱歉这篇文章太长了，除了提供代码之外，我不知道还有什么更好的方法来解释我的方法。

我之前问过皮条客这个问题：避免与皮条客进行指针对指针？

为了在这里再次解释这个问题，基本上，假设我们有一个接口interface和一个实现impl。此外，就像皮条习惯用法一样，我们希望能够单独编译impl。

现在，在c++0x中这样做的一种方法是在指向impl的interface中生成一个例如unique_ptr。实际实现interface的方法没有包含在main.cpp中，它们在interface.cpp中单独编译，以及impl的接口和实现。

我们将这个类设计为指针不在那里，这样它对用户来说是有效透明的。我们使用.表示法来调用方法，而不是->表示法，如果我们想要复制，我们实现深度复制示意图。

但后来我在想，如果我真的想要一个指向这个皮条客的共享指针怎么办。我可以只做shared_ptr<interface>，但我会有一个shared_ptr到一个unique_ptr，我觉得这有点傻。我可以在interface中使用shared_ptr而不是unique_ptr，但它仍然会使用.表示法调用函数，而且看起来不像指针，所以当它进行浅层复制时，可能会让用户感到惊讶。

我开始认为，对于任何兼容的X和Y对，有一些通用的模板类连接接口X和相应的实现Y，处理很多pimpl样板文件会很好。

下面是我尝试的方法。

首先，我将从main.cpp:开始

#include "interface.hpp"
#include "unique_pimpl.hpp"
#include "shared_pimpl.hpp"
int main()
{
auto x1 = unique_pimpl<interface, impl>::create();
x1.f();
auto x2(x1);
x2 = x1;
auto x3(std::move(x1)); 
x3 = std::move(x1);
auto y1 = shared_pimpl<interface, impl>::create();
y1->f();
auto y2(y1);
y2 = y1;
auto y3(std::move(y1));
y3 = std::move(y1);
}

在这里，x1基本上是标准的unique_ptrpimpl实现。x2实际上是shared_ptr，没有由unique_ptr引起的双指针。很多作业和构造函数都只是为了测试。

现在interface.hpp:

#ifndef INTERFACE_HPP
#define INTERFACE_HPP
#include "interface_macros.hpp"
class impl;
INTERFACE_START(interface);
void f();
INTERFACE_END;
#endif

interface_macros.hpp:

#ifndef INTERFACE_MACROS_HPP
#define INTERFACE_MACROS_HPP
#include <utility>
#define INTERFACE_START(class_name) 
template <class HANDLER> 
class class_name : public HANDLER 
{ 
public: 
class_name(HANDLER&& h = HANDLER()) : HANDLER(std::move(h)) {} 
class_name(class_name<HANDLER>&& x) : HANDLER(std::move(x)) {} 
class_name(const class_name<HANDLER>& x) : HANDLER(x) {}
#define INTERFACE_END }
#endif

interface_macros.hpp只包含一些样板代码，这是我开发的框架所必需的。接口将HANDLER作为模板参数，并使其成为基类，此构造函数只确保将内容转发到发生操作的基HANDLER。当然，interface本身没有成员，也没有构造函数，因为它是故意的，只有一些公共成员函数。

现在interface.cpp是我们的另一个文件。它实际上包含了interface的实现，尽管它的名称是impl的接口和实现。我还不会完整列出这个文件，但首先想到它包含的是interface_impl.hpp(很抱歉命名混乱)。

这里是interface_impl.hpp:

#ifndef INTERFACE_IMPL_HPP
#define INTERFACE_IMPL_HPP
#include "interface.hpp"
#include "impl.hpp"
template <class HANDLER>
void interface<HANDLER>::f() { this->get_impl().f(); }
#endif

注意get_impl()方法调用。这将由HANDLER稍后提供。

CCD_ 41包含了CCD_ 42的接口和实现。我本可以把这些分开，但我觉得没有必要。这里是impl.hpp:

#ifndef IMPL_HPP
#define IMPL_HPP
#include "interface.hpp"
#include <iostream>
class impl
{
public:
void f()  { std::cout << "Hello World" << std::endl; };
};
#endif

现在让我们来看看unique_pimpl.hpp。请记住，这包含在main.cpp中，所以我们的主程序对此有一个定义。

unique_pimpl.hpp:

#ifndef UNIQUE_PIMPL_HPP
#define UNIQUE_PIMPL_HPP
#include <memory>
template
<
template<class> class INTERFACE,
class IMPL
>
class unique_pimpl
{
public:
typedef IMPL impl_type;
typedef unique_pimpl<INTERFACE, IMPL> this_type;
typedef INTERFACE<this_type> super_type;
template <class ...ARGS>
static super_type create(ARGS&& ...args);
protected:
unique_pimpl(const this_type&);
unique_pimpl(this_type&& x);
this_type& operator=(const this_type&);
this_type& operator=(this_type&& p);
~unique_pimpl();
unique_pimpl(impl_type* p);
impl_type& get_impl();
const impl_type& get_impl() const;
private:
std::unique_ptr<impl_type> p_;
};
#endif

在这里，我们将传递模板类INTERFACE(它有一个参数HANDLER，我们将在这里用unique_pimpl填充它)和IMPL类(在我们的例子中是impl)。这个类是unique_ptr实际驻留的地方。

现在这里提供了我们想要的get_impl()函数。我们的接口可以调用这个函数，这样它就可以将调用转发到实现。

让我们看看unique_pimpl_impl.hpp:

#ifndef UNIQUE_PIMPL_IMPL_HPP
#define UNIQUE_PIMPL_IMPL_HPP
#include "unique_pimpl.hpp"
#define DEFINE_UNIQUE_PIMPL(interface, impl, type) 
template class unique_pimpl<interface, impl>; 
typedef unique_pimpl<interface, impl> type; 
template class interface< type >;
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL> template <class ...ARGS>
typename unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::super_type 
unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::create(ARGS&&... args) 
{ return unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::super_type(new IMPL(std::forward<ARGS>(args)...)); }
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
typename unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::impl_type& 
unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::get_impl() 
{ return *p_; }
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
const typename unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::impl_type& 
unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::get_impl() const 
{ return *p_; }
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::unique_pimpl(typename unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::impl_type* p) 
: p_(p) {}
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::~unique_pimpl() {}
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::unique_pimpl(unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>&& x) : 
p_(std::move(x.p_)) {}
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::unique_pimpl(const unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>& x) : 
p_(new IMPL(*(x.p_))) {}
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>& unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::operator=(unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>&& x) 
{ if (this != &x) { (*this).p_ = std::move(x.p_); } return *this; }
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>& unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>::operator=(const unique_pimpl<INTERFACE, IMPL>& x) 
{ if (this != &x) { this->p_ = std::unique_ptr<IMPL>(new IMPL(*(x.p_))); } return *this; }
#endif

现在，上面的很多内容只是锅炉板代码，并按照您的期望执行。create(...)只是转发给impl的构造函数，否则用户将看不到它。还有一个宏定义DEFINE_UNIQUE_PIMPL，我们稍后可以使用它来实例化适当的模板。

现在我们可以回到interface.cpp:

#include "interface_impl.hpp"
#include "unique_pimpl_impl.hpp"
#include "shared_pimpl_impl.hpp"
// This instantates required functions
DEFINE_UNIQUE_PIMPL(interface, impl, my_unique_pimpl)
namespace
{
void instantate_my_unique_pimpl_create_functions()
{
my_unique_pimpl::create();
}
}
DEFINE_SHARED_PIMPL(interface, impl, my_shared_pimpl)
namespace
{
void instantate_my_shared_pimpl_create_functions()
{
my_shared_pimpl::create();
}
}

这确保了所有适当的模板都已编译instantate_my_unique_pimpl_create_functions()确保了我们编译一个0参数创建，否则永远不会被调用。如果impl有其他构造函数要从main调用，我们可以在这里定义它们(例如my_unique_pimpl::create(int(0)))。

回顾main.cpp，您现在可以看到如何创建unique_pimpl。但我们可以创建其他连接方法，这里是shared_pimpl:

shared_pimpl.hpp:

#ifndef SHARED_PIMPL_HPP
#define SHARED_PIMPL_HPP
#include <memory>
template <template<class> class INTERFACE, class IMPL>
class shared_impl_handler;
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
class shared_pimpl_get_impl
{
public:
IMPL& get_impl();
const IMPL& get_impl() const;
};
template
<
template<class> class INTERFACE,
class IMPL
>
class shared_pimpl
{
public:
typedef INTERFACE< shared_pimpl_get_impl<INTERFACE, IMPL> > interface_type;
typedef shared_impl_handler<INTERFACE, IMPL> impl_type;
typedef std::shared_ptr<interface_type> return_type;
template <class ...ARGS>
static return_type create(ARGS&& ...args);
};
#endif

shared_pimpl_impl.hpp:

#ifndef SHARED_PIMPL_IMPL_HPP
#define SHARED_PIMPL_IMPL_HPP
#include "shared_pimpl.hpp"
#define DEFINE_SHARED_PIMPL(interface, impl, type) 
template class shared_pimpl<interface, impl>; 
typedef shared_pimpl<interface, impl> type; 
template class interface< shared_pimpl_get_impl<interface, impl> >;
template <template<class> class INTERFACE, class IMPL>
class shared_impl_handler : public INTERFACE< shared_pimpl_get_impl<INTERFACE, IMPL> >, public IMPL 
{
public:
template <class ...ARGS>
shared_impl_handler(ARGS&&... args) : INTERFACE< shared_pimpl_get_impl<INTERFACE, IMPL> >(), IMPL(std::forward<ARGS>(args)...) {}
};
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL> template <class ...ARGS>
typename shared_pimpl<INTERFACE, IMPL>::return_type shared_pimpl<INTERFACE, IMPL>::create(ARGS&&... args) 
{ return shared_pimpl<INTERFACE, IMPL>::return_type(new shared_pimpl<INTERFACE, IMPL>::impl_type(std::forward<ARGS>(args)...)); }
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
IMPL& shared_pimpl_get_impl<INTERFACE, IMPL>::get_impl() 
{ return static_cast<IMPL&>(static_cast<shared_impl_handler<INTERFACE, IMPL>& >(static_cast<INTERFACE< shared_pimpl_get_impl<INTERFACE, IMPL> >&>(*this))); }
template < template<class> class INTERFACE, class IMPL>
const IMPL& shared_pimpl_get_impl<INTERFACE, IMPL>::get_impl() const 
{ return static_cast<const IMPL&>(static_cast<const shared_impl_handler<INTERFACE, IMPL>& >(static_cast<const INTERFACE<shared_pimpl_get_impl<INTERFACE, IMPL> >&>(*this))); }
#endif

注意，shared_pimpl的create实际上返回了一个真实的shared_ptr，而没有双重重定向。get_impl()中的static_cast一团糟，遗憾的是，除了在继承树上走两步，然后再往下走一步，我不知道还有什么更好的方法可以做到这一点。

例如，我可以想象为侵入指针创建其他"HANDLER"类，甚至是一个简单的堆栈分配联接，它要求以传统方式包含所有头文件。通过这种方式，用户可以编写准备好但不需要皮条的类。

你可以在这里下载所有文件。它们将提取到当前目录。您需要使用一些具有c++0x功能的东西进行编译，gcc 4.4.5和gcc 4.6.0对我来说都很好

因此，正如我所说，任何建议/意见都将不胜感激，如果已经做到了(可能比我做得更好)，如果你能指导我去做，那就太好了。