C++ API功能設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)
前言
創(chuàng)建類來表示API
中的每個關(guān)鍵對象,同時提供這些類的方法
此處的API
風(fēng)格指的是如何表現(xiàn)API
的功能,以下4種:
- 純
C API
可以用C
編譯器編譯的API
。這種API
只包含一組自由函數(shù)以及輔助的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和常量。這種風(fēng)格的接口不包含對象或繼承,因此被稱為純C
模式
- 面向?qū)ο蟮?code>C++ API
這種風(fēng)格涉及對象(其中包含相關(guān)的數(shù)據(jù)與方法)的使用以及繼承、封裝和多態(tài)等概念的應(yīng)用
- 基于模板的
API
通過模板功能,C++
也支持泛型編程和元編程。它支持以泛型類型的方式編寫函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在以后使用時,泛型類型可以通過具體類型來實(shí)例化,從而實(shí)現(xiàn)特化
- 數(shù)據(jù)驅(qū)動型
API
這類接口的特點(diǎn)是,將參數(shù)通過靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)打包,連同命名的命令一起發(fā)送給處理程序,而不是調(diào)用特定的方法和自由函數(shù)
純C API
C
語言不支持對象封裝和繼承層次結(jié)構(gòu)等概念,因此,純C
語法的API
必須使用一組更為受限的語言特性來表示,比如typedef
、結(jié)構(gòu)體和全局命名空間中的函數(shù)調(diào)用等。因?yàn)?code>C語言中沒有namespace
關(guān)鍵字,要避免與其他C
庫中的名字發(fā)生沖突,對這種風(fēng)格的API
而言,所有公開的函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該使用一個公共的前綴
當(dāng)然,也可以使用內(nèi)部鏈接隱藏實(shí)現(xiàn)中的符號名,比如將符號名聲明為靜態(tài)的,這樣它們的作用域就限制在.c文件之中了。通過這種方式,可以確保任何這樣的函數(shù)都不會被導(dǎo)出到外部,從而不會導(dǎo)致符號沖突
// c++ 示例 class Stack { public: void Push(int val); int Pop(); bool IsEmpty() const; private: int *mStack; int mCurSize; }; // 純C API struct Stack { int *mStack; int mCurSize; }; void StackPush(struct Stack *stack, int val); int StackPop(struct Stack *stack); bool StackIsEmpty(const struct Stack *stack); // 進(jìn)一步改進(jìn) typedef struct Stack *StackPtr; void StackPush(StackPtr stack, int val); int StackPop(StackPtr stack); bool StackIsEmpty(const StackPtr stack); // 可以通過特定的API調(diào)用來完成數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建與銷毀 StackPtr StackCreate(); void StackDestory(StackPtr stack);
在C API
的頭文件中使用extern "C"
限制,以便C++
程序能夠正確的編譯和鏈接C API
#ifdef _cplusplus extern "C" { #endif // C API聲明 #ifdef _cplusplus } #endif
面向?qū)ο蟮腃++ API
過程式編程、泛型編程、函數(shù)式編程
使用面向?qū)ο蟮?code>C++概念創(chuàng)建二進(jìn)制兼容的API
是極為困難的
基于模板的API
模板可以用來編寫在編譯時生成代碼或執(zhí)行代碼的程序(該技術(shù)稱為元編程)
模板可以在編譯時執(zhí)行一些工作,進(jìn)而改進(jìn)運(yùn)行時性能
#include <vector> template <typename T> class Stack { public: void Push(T val); T Pop(); bool IsEmpty() const; private: std::vector<T> mStack; }; // 可以定義一個typedef,這樣就可以更方便地使用該模板實(shí)例了 typedef Stack<int> IntStack; IntStack *stack = new IntStack();
模板實(shí)現(xiàn)方式的另一個選擇是,利用C
預(yù)處理器來定義一段文本,可以將其放入多個頭文件中
#include <vector> #define DECLARE_STACK(Prefix, T) \ class Prefix##Stack \ { \ public: \ void Push(T val); \ T Pop(); \ bool IsEmpty() const; \ private: \ std::vector<T> mStack; \ } DECLARE_STACK(Int, int);
模板提供了一種類型安全的在編譯時生成代碼的方式。你可以調(diào)試到類模板的時機(jī)代碼行中。除非你要編寫純C API
,無法使用模板,否則就應(yīng)該避免使用預(yù)處理器來模擬模板
模板的一個重要屬性是,不同于使用繼承時的動態(tài)(運(yùn)行時)多態(tài),它支持靜態(tài)(編譯時)多態(tài)
不會像虛方法那樣存在運(yùn)行時代價
模板進(jìn)一步的益處,對于特定類型的實(shí)例類,可以特化它的某些方法
template <> void Stack<int>::Push(int val) { // 實(shí)現(xiàn)特定于int類型的壓棧功能 }
基于模板的API
的缺點(diǎn)
- 最嚴(yán)重的問題是:類模板的定義通常必須出現(xiàn)在公開的頭文件中
- 因?yàn)橐鼗0澹幾g器必須能夠訪問模板代碼的完整定義,顯而易見,這會暴露內(nèi)部細(xì)節(jié)
- 每當(dāng)其他文件包含了類模板定義所在的頭文件時,內(nèi)聯(lián)的代碼都需要重新編譯,生成的代碼會被添加到每個使用該
API
的模塊的目標(biāo)文件。這會增加編譯時間,并致使代碼膨脹 - 實(shí)際上有些情況下你可以使用顯式實(shí)例化技術(shù)將模板的實(shí)現(xiàn)隱藏在
.cpp
文件中 - 模板的另一個缺點(diǎn)是,模板代碼中出現(xiàn)錯誤時,大多數(shù)編譯器生成的報(bào)錯信息都是冗長且令人困惑的,可用
STLFilt
相對于運(yùn)行時開銷而言,代碼體積是需要優(yōu)先考慮的因素,那么應(yīng)該選擇面向?qū)ο蠓桨?,而非模板?;蛘呦喾?,如果運(yùn)行時性能更為重要,那就應(yīng)該選擇模板
數(shù)據(jù)驅(qū)動型API
數(shù)據(jù)驅(qū)動型程序指的是:通過每次運(yùn)行時提供不同的輸入數(shù)據(jù),它可以執(zhí)行不同的操作
優(yōu)點(diǎn)
- 對于
API
將來可能發(fā)生的變化,它的容錯性更強(qiáng) - 可以更容易地支持?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動型測試技術(shù)
p143
API
支持可變參數(shù)列表
- 聯(lián)合體
- 繼承
- void *
到此這篇關(guān)于C++ API功能設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ API內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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