Почему мы должны помещать частных членов в заголовки?

Закрытые переменные - это способ скрыть сложность и детали реализации для пользователя класса. Это довольно приятная особенность. Но я не понимаю, почему в C ++ нам нужно поместить их в заголовок класса. Я вижу два досадных недостатка в этом:

Загромождает заголовок от пользователя
Вызывает перекомпиляцию всех клиентских библиотек при изменении внутренних компонентов

Есть ли концептуальная причина этого требования? Это только для облегчения работы с компилятором?

c++ headers

— Саймон Бергот
источник

вы можете объявить пустую структуру в заголовке, но тогда вы можете использовать указатели на такую структуру только тогда, когда используете ее (и вы не можете выделить ее)

— ratchet freak

@ratchetfreak: Нет, empty ( struct foo{};) не разрешен, но есть предварительные объявления ( struct foo;).

— MSalters

@MSalters это то, что я имел в виду

— трещотка урод

Позвольте мне добавить недостаток: * Написание заголовков частных функций в файле .h - огромная трата времени. (на мгновение забыв о занятиях с друзьями)

— Джонни

Ответы:

Это происходит потому, что компилятор C ++ должен знать фактический размер класса, чтобы выделять нужный объем памяти при создании экземпляра. И размер включает в себя все члены, а также частные.

Один из способов избежать этого - использовать идиому Пимпл , объясненную Хербом Саттером в его «Гуру недели», серии № 24 и № 28 .

Обновить

Действительно, это (или, в более общем смысле, различие между заголовочным и исходным файлами и #includes) является основным препятствием в C ++, унаследованном от C. В те времена, когда создавался ~~C ++~~ C, еще не было опыта крупномасштабной разработки программного обеспечения, где начинает вызывать реальные проблемы. Уроки, извлеченные с тех пор, были учтены разработчиками более новых языков, но C ++ связан с требованиями обратной совместимости, что делает действительно трудным решение такой фундаментальной проблемы в языке.

— Петер Тёрёк
источник

Разве такого рода информация не содержится только в библиотеке классов? Используется ли для ссылки?

— Саймон Бергот

@ Симон, что ты имеешь в виду под "библиотекой классов"?

— Петер Тёрёк

Я имею в виду коллекцию объектных файлов, содержащую определение класса и методы

— Саймон Бергот

Когда был создан C ++, AT & T / Bell Labs (в то время работодатель Stroustrups), безусловно, имели опыт крупномасштабной разработки на языке Си. Их программное обеспечение для телефонного коммутатора 5ESS в то время было, вероятно, самой крупной в мире одной программой на языке Си. Первые идеи об ОО уже видны в этой базе кода, и Cfront имитировал эти методы. Однако понятие privateболее современно.

— MSalters

В C вы просто поместите распределитель в библиотечную функцию; клиент не сможет выделить такую структуру вообще. Это немного увеличивает накладные расходы, но делает перенос кода между версиями тривиальным, так что это часто стоит. Тем не менее, это, как правило, приводит к стилю кода, который очень отличается от того, который видели в C ++.

— Donal Fellows

Определение класса должно быть достаточным для того, чтобы компилятор создал идентичный макет в памяти, где бы вы ни использовали объект класса. Например, учитывая что-то вроде:

class X { 
    int a;
public:
    int b;
};

Компилятор обычно имеет aсмещение 0 и bсмещение 4. Если компилятор видит это просто:

class X { 
public:
    int b;
};

Было бы «думать», что bдолжно быть смещение 0 вместо смещения 4. Когда код, использующий это определение, назначен b, код, использующий первое определение, будет aвидоизменяться, и наоборот.

Обычный способ минимизировать последствия внесения изменений в приватные части класса обычно называют идиомой pimpl (о которой, я уверен, Google может дать много информации).

— Джерри Гроб
источник

Я спрашиваю о дизайнерском решении. Конечно, вам нужно было бы где-нибудь поместить объявление частного члена, чтобы язык работал. Но почему он должен быть в шапке, а не в более приватном месте?

— Саймон Бергот

@Simon: заголовок - это все, что видит компилятор, чтобы сказать, как выглядит класс / структура. Были дискуссии о добавлении чего-то вроде модулей в C ++, которые могли бы скрыть такие данные немного больше, но до сих пор они не были одобрены (хотя они также не были полностью отброшены).

— Джерри Коффин

Тем не менее, тривиальным правилом будет выделение таких «.cpp-определенных» частных членов последними. Это означает, что смещения публичных и «обычных» частных членов не будут зависеть от них. IMO настоящая причина в том, что вы не можете наследовать от такого класса, так как производная часть должна следовать даже этим частным членам.

— MSalters

Скорее всего, есть несколько причин. Хотя закрытые члены не могут быть доступны большинству других классов, они все же могут быть доступны для классов друзей. Так что, по крайней мере, в этом случае они могут понадобиться в заголовке, чтобы класс друга мог видеть, что они существуют.

Перекомпиляция зависимых файлов может зависеть от вашей структуры включения. Включение файлов .h в файл .cpp вместо другого заголовка может в некоторых случаях предотвратить длинные цепочки перекомпиляций.

— Торстен Мюллер
источник