pimplイディオムはクラスに void* プライベート データ メンバーを追加します。ただし、欠点があります。その主なものは、抽象型でのポリモーフィズムの使用を困難にすることです。場合によっては、抽象基本クラスとその基本クラスのサブクラスが必要になることがあります。ベクトル内のすべての異なる型へのポインターを収集し、それらのメソッドを呼び出します。さらに、pimpl イディオムの目的がクラスの実装の詳細を隠すことである場合、それはほとんど成功しません。ポインター自体が実装の詳細です。おそらく、不透明な実装の詳細。しかし、それにもかかわらず、実装の詳細。
必要に応じて多態的に使用できる基本型を提供しながら、インターフェイスからすべての実装の詳細を削除するために使用できる pimpl イディオムに代わるものがあります。
DLL のヘッダー ファイル (クライアント コードによって #include されるファイル) で、パブリック メソッドと、クラスのインスタンス化方法を指示する概念 (パブリック ファクトリ メソッドとクローン メソッドなど) のみを含む抽象クラスを作成します。
kennel.h
/****************************************************************
***
*** The declaration of the kennel namespace & its members
*** would typically be in a header file.
***/
// Provide an abstract interface class which clients will have pointers to.
// Do not permit client code to instantiate this class directly.
namespace kennel
{
class Animal
{
public:
// factory method
static Animal* createDog(); // factory method
static Animal* createCat(); // factory method
virtual Animal* clone() const = 0; // creates a duplicate object
virtual string speak() const = 0; // says something this animal might say
virtual unsigned long serialNumber() const = 0; // returns a bit of state data
virtual string name() const = 0; // retuyrns this animal's name
virtual string type() const = 0; // returns the type of animal this is
virtual ~Animal() {}; // ensures the correct subclass' dtor is called when deleteing an Animal*
};
};
...Animal は抽象基本クラスであるため、インスタンス化できません。private ctor を宣言する必要はありません。仮想 dtor の存在により、誰かが である場合delete、Animal*適切なサブクラスの dtor も呼び出されることが保証されます。
基本型のさまざまなサブクラス (犬や猫など) を実装するには、DLL で実装レベルのクラスを宣言します。これらのクラスは、ヘッダー ファイルで宣言した抽象基本クラスから最終的に派生し、ファクトリ メソッドはこれらのサブクラスの 1 つを実際にインスタンス化します。
dll.cpp:
/****************************************************************
***
*** The code that follows implements the interface
*** declared above, and would typically be in a cc
*** file.
***/
// Implementation of the Animal abstract interface
// this implementation includes several features
// found in real code:
// Each animal type has it's own properties/behavior (speak)
// Each instance has it's own member data (name)
// All Animals share some common properties/data (serial number)
//
namespace
{
// AnimalImpl provides properties & data that are shared by
// all Animals (serial number, clone)
class AnimalImpl : public kennel::Animal
{
public:
unsigned long serialNumber() const;
string type() const;
protected:
AnimalImpl();
AnimalImpl(const AnimalImpl& rhs);
virtual ~AnimalImpl();
private:
unsigned long serial_; // each Animal has its own serial number
static unsigned long lastSerial_; // this increments every time an AnimalImpl is created
};
class Dog : public AnimalImpl
{
public:
kennel::Animal* clone() const { Dog* copy = new Dog(*this); return copy;}
std::string speak() const { return "Woof!"; }
std::string name() const { return name_; }
Dog(const char* name) : name_(name) {};
virtual ~Dog() { cout << type() << " #" << serialNumber() << " is napping..." << endl; }
protected:
Dog(const Dog& rhs) : AnimalImpl(rhs), name_(rhs.name_) {};
private:
std::string name_;
};
class Cat : public AnimalImpl
{
public:
kennel::Animal* clone() const { Cat* copy = new Cat(*this); return copy;}
std::string speak() const { return "Meow!"; }
std::string name() const { return name_; }
Cat(const char* name) : name_(name) {};
virtual ~Cat() { cout << type() << " #" << serialNumber() << " escaped!" << endl; }
protected:
Cat(const Cat& rhs) : AnimalImpl(rhs), name_(rhs.name_) {};
private:
std::string name_;
};
};
unsigned long AnimalImpl::lastSerial_ = 0;
// Implementation of interface-level functions
// In this case, just the factory functions.
kennel::Animal* kennel::Animal::createDog()
{
static const char* name [] = {"Kita", "Duffy", "Fido", "Bowser", "Spot", "Snoopy", "Smkoky"};
static const size_t numNames = sizeof(name)/sizeof(name[0]);
size_t ix = rand()/(RAND_MAX/numNames);
Dog* ret = new Dog(name[ix]);
return ret;
}
kennel::Animal* kennel::Animal::createCat()
{
static const char* name [] = {"Murpyhy", "Jasmine", "Spike", "Heathcliff", "Jerry", "Garfield"};
static const size_t numNames = sizeof(name)/sizeof(name[0]);
size_t ix = rand()/(RAND_MAX/numNames);
Cat* ret = new Cat(name[ix]);
return ret;
}
// Implementation of base implementation class
AnimalImpl::AnimalImpl()
: serial_(++lastSerial_)
{
};
AnimalImpl::AnimalImpl(const AnimalImpl& rhs)
: serial_(rhs.serial_)
{
};
AnimalImpl::~AnimalImpl()
{
};
unsigned long AnimalImpl::serialNumber() const
{
return serial_;
}
string AnimalImpl::type() const
{
if( dynamic_cast<const Dog*>(this) )
return "Dog";
if( dynamic_cast<const Cat*>(this) )
return "Cat";
else
return "Alien";
}
これで、ヘッダーにインターフェースが定義され、実装の詳細が完全に分離され、クライアント コードからはまったく見えなくなりました。これを使用するには、DLL にリンクするコードからヘッダー ファイルで宣言されたメソッドを呼び出します。サンプルドライバーは次のとおりです。
main.cpp:
std::string dump(const kennel::Animal* animal)
{
stringstream ss;
ss << animal->type() << " #" << animal->serialNumber() << " says '" << animal->speak() << "'" << endl;
return ss.str();
}
template<class T> void del_ptr(T* p)
{
delete p;
}
int main()
{
srand((unsigned) time(0));
// start up a new farm
typedef vector<kennel::Animal*> Animals;
Animals farm;
// add 20 animals to the farm
for( size_t n = 0; n < 20; ++n )
{
bool makeDog = rand()/(RAND_MAX/2) != 0;
if( makeDog )
farm.push_back(kennel::Animal::createDog());
else
farm.push_back(kennel::Animal::createCat());
}
// list all the animals in the farm to the console
transform(farm.begin(), farm.end(), ostream_iterator<string>(cout, ""), dump);
// deallocate all the animals in the farm
for_each( farm.begin(), farm.end(), del_ptr<kennel::Animal>);
return 0;
}