C++20 模块种类/大小之间的区别？

Question

在 C++20 中，对于每个模块 M，必须只有一个源文件开始：

export module M;

（这称为主模块接口单元。）

可选地，每个模块M 可能有额外的源文件：

(1) 零个或多个源文件开始：

module M;

（这些被称为模块实现单元。）

(2) 零个或多个源文件开始（对于一些独特的P）：

module M : P;

（这些都是模块实现单元和模块分区）

(3) 零个或多个源文件开始（对于一些独特的P）：

export module M : P;

（这些都是模块接口单元和模块分区）

因此，在组织代码库以使用模块时，需要做出以下决定：

A.代码库分为多少个模块？

B.对于每个模块，该模块分为多少个源文件？

C.如果 B 的答案不止一个，那么这三种（1,2 或 3）中的哪一种是多余的文件？

在 A 中使用少量模块（粗粒度）和大量模块（细粒度）之间的权衡是什么？对性能有任何技术影响吗？功能差异呢？ （有人建议“模块在大块中效果最好”？为什么？）

你什么时候只回答 B 的一个？当对 B 回答多个问题时，C 是如何做出决定的？即 1、2 和 3 之间的功能差异是什么？你什么时候会用一个来代替另一个？

Answer 1

模块实现和 ODR

一个模块可以有多个模块实现单元。它们的解释类似于模块分区的解释。示例：

// mymodule_interface.cpp
export module mymodule;

export int get_int();

[...]

// mymodule_implementation.cpp
module mymodule;   // implicitly imports the module interface!

int get_int() { return 42; }

[...]

这将类似于我们习惯的标头/实现之间的分区。 可能，可以将标头转换为模块实现单元并保持现有源文件不变，在顶部添加export module 命令。但是，我认为 [个人意见] 代码看起来越干净，我们需要浏览的文件越少，并且标头/实现之间的区别导致更多的混乱而不是模块化方法的好处。例如，来自 C# 的这段代码可能是最容易阅读和维护的：

export module mymodule

export int get_int() { return 42; }

export class myclass {
public:
    myclass(int myint) : mMyInt(myint) {}
    int getInt() { return mMyInt; }

private:
    const int mMyInt;
};

这 [当然值得讨论！] 更易于阅读且更直观。我们有一个定义 = 一个声明 = 在代码中查看一个位置。

注意：模块是相当新的，开发者社区尚未建立最佳实践。

对性能有任何技术影响吗？

我无法谈论性能，因为我没有测试过。目前，没有主要的编译器供应商支持可以进行压力测试的大规模模块。

A.代码库分为多少个模块？

每个编译单元可能有一个模块声明，即每个源文件都声明一个模块。唯一的例外是内部头文件或项目的主文件。如果一个源文件没有声明一个模块，那么它需要一个相应的头文件以便可以使用它的定义，这消除了模块的用途。

B.对于每个模块，该模块分为多少个源文件？

这取决于。模块与命名空间完全正交（即不相关的概念）。在模块接口单元内，我们限制符号仅在以 export 为前缀或放置在 export { } 范围内时导出。

（有人建议“模块在大块中效果最好”？为什么？）

这很可能是因为我们不需要在使用源文件时使用大量的import。在模块化项目中，每个源文件都会声明一个模块，否则我们需要将它们的定义包含在相应的头文件中。所以不用写import A; import B; import C; import D; import E;，我们可以让模块B-E成为A的模块分区：A:B、A:C等，然后只有import A;，同时仍然隐式导入B-E。

C.如果 B 的答案不止一个，那么这三种（1,2 或 3）中的哪一种是多余的文件？

这取决于您是否希望这些辅助文件的内容具有全局可见性。考虑这个设置：

// module_a.cpp
export module A;
import :B;
[...]

// module_b.cpp
module A:B;
[...]

模块 B 中的所有内容只能在模块 A 中可见。但是，如果您希望这些内容在 A 外部可见，则 B 必须导出自身，而 A 必须导出-导入 B：

// module_a.cpp
export module A;
export import :B;
[...]

// module_b.cpp
export module A:B;
int f(int x) { return x + 1; } // only visible inside A
export g(int x) { return x + 2; } // visible outside A
[...]