Pimpl(Pointer to Implementation)是一种常用的C++设计模式，用于隐藏类的实现细节、减少编译依赖性和提高封装性。

概述

Pimpl模式主要的思路就是：在实现类的外层套上一层简单的接口类，接口类只含有一个指向实现类的指针，并暴露必要的接口。 注意接口类包含的不是实现类对象，而是实现类指针，否则修改实现类无法做到二进制的稳定性。

Pimpl模式可以达到如下的效果：

  • 隐藏实现细节：实现细节被封装在实现类中，提供给用户的接口类只暴露必要的接口，提高代码的封装性
  • 维护接口稳定性：我们只需要维护暴露在接口类中的接口稳定性即可，实现类的内部可以自由地进行更改
  • 减少编译依赖性：由于接口类的实现细节被隐藏，接口类只含有实现类的指针，对实现类进行的细节改变不会导致依赖于接口类的文件重新编译，从而减少编译时间。

Pimpl模式和继承以及虚函数的作用是不重合的，并不存在相互取代的关系。 和虚函数类似，Pimpl增加了间接的指针调用，这必然会影响到程序的运行效率。

示例

包括三个文件：

  • Demo.h：接口类的声明
  • Demo.cpp：实现类的完整实现，以及接口类的实现
  • main.cpp：使用接口类
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// Demo.h
#pragma once
#include <memory>
#include <string>

class Demo {
public:
    explicit Demo(std::string name);
    ~Demo();

    void run() const;

private:
    class DemoImpl;
    std::unique_ptr<DemoImpl> m_impl;
};

// Demo.cpp
#include "demo.h"
#include <iostream>

class Demo::DemoImpl {
public:
    explicit DemoImpl(std::string name) : m_name(std::move(name)) {}

    void run() const {
        std::cout << "call DemoImpl " << m_name << " run()" << std::endl;
    }

private:
    std::string m_name;
};

Demo::Demo(std::string name)
    : m_impl(std::make_unique<DemoImpl>(std::move(name))) {}

Demo::~Demo() = default;

void Demo::run() const { m_impl->run(); }

// main.cpp
#include "demo.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
    Demo("temp").run();

    return 0;
}

运行结果 

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call DemoImpl temp run()