https://blog.csdn.net/myw31415926/article/details/127722899

拋磚引玉

試想一個問題，如果有一套收發資料的網路介面，需要提供給其他同事或廠家使用，包含標頭檔案和動態庫，假設標頭檔案如下：

// 版本1
class NetworkV1 {
public:
    int Send(const std::string str);
    int Recv(std::string &str);
private:
    int sockfd;
    char buf[1024];
};

使用者直接 include 標頭檔案，連結庫檔案即可。方法上沒有問題，但問題是標頭檔案中暴露的資訊太多了，比如 private 成員變數，而且如果以後的版本中需要增加或刪除某些變數，還需要通知使用者修改標頭檔案，太麻煩了。

為了解決這個問題，實現介面與實現分離，所以引入了 IMPL 模式。

C++ IMPL 模式

這裡的 IMPL 其實就是 implement，即實現的意思，個人覺得 IMPL 嚴格上來講，並不算一個設計模式，只是一個更好的 隱藏實現的方法 。已 C++ 為例，它不僅僅是將類的宣告和實現放在不同的檔案中，更重要的是隱藏細節，只暴露使用者必須的介面部分。先看一版改進的程式碼：

// network.h
// 版本2
class NetworkV2 {
public:
    int Send(const std::string str);
    int Recv(std::string &str);

private:
    struct Impl;
    std::shared_ptr<Impl> impl;
};


// network.cpp
// 版本2
struct NetworkV2::Impl {
    int sockfd;
    char buf[1024];
};

int NetworkV2::Send(const std::string str) {
    // TODO ...
    // send(impl->sockfd, str.c_str(), str.size(), 0);
    return str.size();
}
int NetworkV2::Recv(std::string &str) {
    // TODO ...
    // recv(impl->sockfd, impl->buf, 1024, 0);
    return str.size();
}
 

這樣就做到了隱藏類中的成員變量了，核心思想就是 將成員變數打包放在一個結構體中 ，無論以後的版本中有無刪減成員變數，都不會對標頭檔案造成任何影響，這是目前 C++ IMPL 中非常常見的一種呼叫方法。類似於 C 語言中的 void* 指標，可以在需要的時候轉換成任意物件。

完全隱藏成員變數

但是上一種模式還是會有 private 的成員變數，如果是想要完全隱藏，只保留介面呢？我在學習上交所 CTP 介面的時候，還看見過一種新的方法，核心思想是 使用虛擬函式和繼承 。這種模式標頭檔案中只保留介面，不會有任何的成員變數，程式碼如下：

// network.h
// 版本3
class NetworkV3 {
public:
    virtual int Send(const std::string str) = 0;
    virtual int Recv(std::string &str) = 0;

    // 建立和銷燬函式
    static NetworkV3* New();
    static void Delete(NetworkV3 *net);
};

// network.cpp
// 版本3
class NetworkV3Impl final : public NetworkV3 {
public:
    int Send(const std::string str) override {
        std::cout << "NetworkV3Impl::Send: " << str << std::endl;
        return str.size();
    }

    int Recv(std::string &str) {
        str = "ok";
        std::cout << "NetworkV3Impl::Recv: " << str << std::endl;
        return str.size();
    }
};

// 建立和銷燬函式
NetworkV3* NetworkV3::New() {
    return (new NetworkV3Impl());
}
void NetworkV3::Delete(NetworkV3 *net) {
    delete (NetworkV3Impl*)net;
}
 

雖然消除了 private 成員變數，但增加了兩個靜態成員函式 New 和 Delete ，用於建立和銷燬物件，也不需要使用者自己管理記憶體，使用上很方便，像 CTP 的 C++ 介面就是採用的這種模式。但後來查資料，發現這種方法有兩個主要的弊端：
虛擬函式開銷：虛擬函式需要使用虛擬函式表指標間接呼叫，執行時才能確定呼叫哪一個函式，無法在編譯期間內聯優化。在上一版中，在編譯期就能確定呼叫哪一個函式，根本用不到虛擬函式的特性。
二進位制相容：虛擬函式是按照索引查詢虛擬函式表來呼叫的，新增或調整虛擬函式順序會造成索引變化，導致新介面在二進位制層面不能相容老介面，就是在末尾增加虛擬函式，也會有風險。