pimpl idiom 比总是使用 unique_ptr 作为成员变量更好吗？

Question

在我的工作场所，我们有这样的约定：几乎每个类（除了极少数例外）都使用unique_ptrs、原始指针或引用作为成员变量来实现。

这是因为编译时间：这样你只需要在你的头文件中为类做一个前向声明，你只需要在你的 cpp.xml 中包含这个文件。此外，如果您更改 unique_ptr 包含的类的 .h 或 .cpp，则无需重新编译。

我认为这种模式至少有以下缺点：

• 它迫使您编写自己的复制构造函数和赋值运算符，如果您想保持复制的语义，您必须单独管理每个变量。
• 代码的语法变得非常繁琐，例如您将使用std::vector<std::unique_ptr<MyClass>> 而不是更简单的std::vector<MyPimplClass>。
• 指针的常量不会传播到指向的对象，除非您使用 std::experimental::propagate_const，我不能使用它。

因此，我想到建议将 pImpl 习惯用法用于作为指针包含的类，而不是在任何地方都使用指针。通过这种方式，我认为我们可以两全其美：

• 更快的编译时间：pimpl 减少了编译依赖
• 要编写复制构造函数和复制赋值运算符，您只需这样做：

A::A(const A& rhs) : pImpl(std::make_unique<Impl>(*rhs.pImpl)) {}
A& A::operator=(const A& rhs) {
  *pImpl = *rhs.pImpl;
  return *this;
}

• 常量被传播到成员对象。

此时我与我的同事进行了讨论，他们认为 pImpl 并不比在各处使用指针更好，原因如下：

• 与使用指针相比，它减少了编译依赖性，因为如果您使用 pImpl，当您更改公共接口时，您必须重新编译包含您的 pImpl 类的类：如果您只使用指针而不是 pImpl 类，您就赢了'即使更改头文件也不需要重新编译。

现在我有点困惑。我认为我们的实际约定并不比 pImpl 更好，但我无法解释为什么。

所以我有一些问题：

• 在这种情况下，pImpl 习语是一个不错的选择吗？
• 除了我提到的那些之外，我们使用的模式还有其他缺点吗？

编辑： 我正在添加一些示例来阐明这两种方法。

• 以unique_ptr 为成员的方法：

// B.h
#pragma once
class B {
    int i = 42;
public:
    void print();
};

// B.cpp
#include "B.h"
#include <iostream>
void B::print() { std::cout << i << '\n'; }

// A.h
#pragma once
#include <memory>
class B;
class A {
    std::unique_ptr<B> b;
public:
    A();
    ~A();
    void printB();
};

// A.cpp
#include "A.h"
#include "B.h"
A::A() : b{ std::make_unique<B>() } {}
A::~A() = default;
void A::printB() {  b->print(); }

• 使用 pImpl 的方法：

// Bp.h
#pragma once
#include <memory>
class Bp {
    struct Impl;
    std::unique_ptr<Impl> m_pImpl;
public:
    Bp();
    ~Bp();
    void print();
};

// Bp.cpp
#include "Bp.h"
#include <iostream>
struct Bp::Impl {
    int i = 42;
};
Bp::Bp() : m_pImpl{ std::make_unique<Impl>() } {}
Bp::~Bp() = default;
void Bp::print() {  std::cout << m_pImpl->i << '\n'; }

// Ap.h
#pragma once
#include <memory>
#include "Bp.h"
class Ap {
    Bp b;
public:
    void printB();
};

// Ap.cpp
#include "Ap.h"
#include "Bp.h"
void Ap::printB() { b.print(); }

主要：

// main.cpp
#include "Ap.h"
#include "A.h"

int main(int argc, char** argv) {
    A a{};
    a.printB();

    Ap aPimpl{};
    aPimpl.printB();
}

此外，当我说第一种方法我们不需要重新编译时，我想更准确地说，这是不准确的。确实需要重新编译less文件：

• 如果我们更改 B.h，我们只需要重新编译 A.cpp、B.cpp。
• 如果我们改变 Bp.h 我们需要重新编译 Ap.cpp、Bp.cpp 和 main.cpp

Answer 1

一段时间后，我对问题有了更广泛的了解，终于可以回答自己的问题了。

原来我说的并不完全正确。

其实在下面的代码中只有Bp类是pImpl。如果我们把Ap也改成pImpl就得到了，如果我们把Bp.h改成只需要重新编译Ap.cpp、Bp.cpp就可以了，这和unique_ptrs对应的解法是一样的。

话虽如此，我想我可以说 pImpl 的解决方案总体上似乎比 unique_ptrs 的解决方案更好（我们只需要 pImpl 正确的类！）。

出于这个原因，我们决定将 pImpl 惯用语作为我们类的默认设置。