C++接口類工程化方法有哪些

本篇內容介紹了“C++接口類工程化方法有哪些”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

接口分為調用接口與回調接口，調用接口主要實現模塊解耦的作用，只要保持接口兼容性，模塊內部的升級對用戶可以做到無感知。良好的接口分層有助于各業務團隊高效率開發。

回調接口主要用于系統有異步事件需要通知用戶。系統預定義接口形式，并由用戶注冊，具體調用時機由系統決定。

調用接口

假設有一個網絡發送模塊類Network，類定義如下：

class Network{public：bool send();}

虛函數

最常用的就是虛函數，可以使用虛函數定義Network接口類：

class Network{  public：  virtual bool send()=0  static Network* New();  static void Delete(Network* network_);}

將send定義為虛函數，由繼承類去實現（比如由PLC模塊或者以太模塊繼承），以靜態方法創建子類對象，以基類Network的指針返回給業務使用。資源遵循誰創建誰銷毀的原則，基類還提供Delete方法銷毀對象。因為對象銷毀封裝在接口內部，因此Network接口類可以不需要虛析構函數。

代碼使用虛函數易讀性較高，但是虛函數開銷較大（需要使用虛函數表指針間接調用），無法在編譯期間內聯優化，而事實上調用接口在編譯期就能確定使用哪個函數，不需要用到虛函數的動態特性。此外由于虛函數使用虛函數表指針間接調用的原因，增加虛函數會導致函數地址表索引變化，新增接口不能在二進制層面兼容老接口。而且由于用戶可能繼承了Network接口類，在末尾增加虛函數也有風險，因此虛函數接口一旦發布上線就基本無法修改。

指向實現的指針

可以使用指向實現的指針來定義Network接口類：

class NetworkImpl；class Network{  public：  bool send（）；  static Network* New（）；  Network（）  ~Network（）；  private：  NetworkImpl* impl；}

Network的具體實現由NetworkImpl完成，通過使用指向實現的指針的方式來定義接口，接口類對象的創建和銷毀可以由用戶負責，更好的管理對象生命周期。

此外該方法通用性強，新增接口不會影響二進制兼容性，有利于項目快速迭代。

但是該方法還是增加了一層調用，對性能還是略微有影響，不符合C++的零開銷原則。

隱藏的子類

隱藏的子類思想很簡單，接口要實現的目標就是解耦，主要就是隱藏實現，也就是隱藏接口類的成員變量。如果能將接口類的成員變量都轉移到另一個隱藏類中，那么接口類就不需要任何成員變量，那么就達到了隱藏實現的目的。具體實現方法如下：

class Network{  public：  bool send（）；  static Network* New（）；  static void Delete（Network* network_）；  protected:  Network();  ~ Network();}

Network接口類只有成員函數，沒有成員變量。提供靜態方法New創建對象，Delete方法銷毀對象。New方法的實現中會創建隱藏的子類NetworkImol的對象，并以父類Network指針的形式返回。NetworkImol類中定義了Network類的成員變量，并將Network類聲明為friend：

class NetworkImol:public Network{  friend class Network ;  private:  // 定義Network類的成員變量}

Network類的實現中創建NetworkImol子類對象，并以父類指針形式返回，通過將this強制轉換為子類NetworkImol類型的指針來訪問成員變量：

bool Network::send(){  NetworkImpl* impl = (NetworkImpl*)this;  //通過impl訪問成員變量，實現Network的功能}static Network* New(){  return new NetworkImpl();}static Delete(Network* network){  delete (NetworkImpl*)network;}

該方法符合C++零開銷原則，且同樣符合二進制兼容性。

Rust語言中有一種Trait功能，可以在類外面實現一個Trait（不需要修改類代碼），那么C++同樣可以參考實現Trait功能假設需要在Network類中實現發送序列化數據，重新設計Network接口，Serializable類定義如下：

class Serializable{public：  virtual void serialize()const =0；};

Network類定義如下：

class Network{public：  bool send（const char* host, uint16_t port,constSerializable& buf）；}

Serializable接口類似于Rust中的Trait，現在任何實現了Serializable接口類的對象都可以通過調用Network類接口完成數據發送功能。那么問題來了，加入項目迭代需要增加通過Network類發送int型數據，如何在不修改類定義的同時實現Serializable接口呢？很簡單：

class IntSerializable  :public Serializable{public：IntSerializable(const int i):intthis(i){}virtual void serialize() const override{  buffer += std::to_string(*intthis);}private:  const int* const intthis;};

之后就可以通過Network發送int型數據了：

Network* network = Network::New();int i=1;network->send(ip,port, IntSerializable(i));

非侵入式接口將類和接口區分開來，類中的數據只包含成員變量，不包含虛函數表指針，因此類不會因為實現了n個接口而引入n個虛函數表指針。而接口中只包含虛函數表指針，不包含數據成員，類和接口之間通過實現類進行類型轉換，類只有在充當接口使用的時候才會引入虛函數表指針，不充當接口的時候不會引入，符合C++零開銷原則。

Rust編譯器通過impl關鍵字記錄了每個類實現了哪些Trait，因此在賦值時編譯器可以自動完成將對象轉換為對應的Trait類型。而g++等C++編譯器并沒有記錄這些轉換信息，因此需要手動轉換類型。本質上還是通過代碼幫編譯器記錄每個接口類實現了哪些Trait，使用模板類的繼承，在編譯期實現類似“靜態多態”的功能。

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