減小C++代碼編譯時間的方法

 c++ 的代碼包含頭文件和實現文件兩部分， 頭文件通常是提供給別人（也叫客戶）使用的， 可是一旦頭文件發生改變，無論多小的變化，全部引用他的文件就必須從新編譯，編譯就要花時間，假如你作的工程比較大（好比二次封裝chrome這類的開發）,從新編譯一次的時間就會浪費上班的大部分時間，這樣幹了一天挺累的， 可是你的老闆說你沒有產出，結果你被fired， 是否是很怨啊， 若是你早點看到這段文章，你就會比你的同事開發效率高那麼一些，那樣被fired就不會是你了，你說這篇文章是否是價值千金！開個玩笑 ：）

言歸正傳，怎樣介紹編譯時間呢， 我知道的就3個辦法：

1. 刪除沒必要要的#include,替代辦法 使用前向聲明 (forward declared )

2. 刪除沒必要要的一大堆私有成員變量，轉而使用 "impl" 方法

3. 刪除沒必要要的類之間的繼承

 

爲了講清楚這3點，仍是舉個實例比較好,這個實例我會一步一步的改進（由於我也是一點一點摸索出來了，若是哪裏說錯了， 你就放心的噴吧，我會和你在爭論到底的，呵呵）

如今先假設你找到一個新工做，接手之前某個程序員寫的類，以下

//  old.h: 這就是你接收的類
     // 
     #include <iostream>
     #include <ostream>
     #include <list> 

     // 5 個 分別是file , db, cx, deduce or error ， 水平有限沒有模板類
     // 只用 file and cx 有虛函數.
     #include "file.h"  // class file
     #include "db.h"  // class db
     #include "cx.h"  // class cx
     #include "deduce.h"  // class deduce
     #include "error.h"  // class error

     class old : public file, private db {
     public:
          old( const cx& );
       db  get_db( int, char* );
       cx  get_cx( int, cx );
       cx& fun1( db );
       error  fun2( error );
       virtual std::ostream& print( std::ostream& ) const;
     private:
       std::list<cx> cx_list_;
       deduce       deduce_d_;
     }; 
		inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os,const old& old_val )
       { return old_val.print(os); }

　　

這個類看完了， 若是你已經看出了問題出在哪裏， 接下來的不用看了， 你是高手， 這些基本知識對你來講過小兒科，要是像面試時被問住了愣了一下，請接着看吧

先看怎麼使用第一條： 刪除沒必要要的#include 

這個類引用 5個頭文件， 那意味着那5個頭文件所引用的頭文件也都被引用了進來， 實際上， 不須要引用5 個，只要引用2個就徹底能夠了

1.刪除沒必要要的#include,替代辦法 使用前向聲明 (forward declared )

　　1.1刪除頭文件 iostream， 我剛開始學習c++ 時照着《c++ primer》 抄，只要看見關於輸入，輸出就把 iostream 頭文件加上， 幾年過去了， 如今我知道不是這樣的， 這裏只是定義輸出函數， 只要引用ostream 就夠了

　　1.2.ostream頭文件也不要， 替換爲 iosfwd , 爲何， 緣由就是， 參數和返回類型只要前向聲明就能夠編譯經過， 在iosfwd 文件裏 678行（個人環境是vs2013，不一樣的編譯環境具體位置可能會不相同，可是都有這句聲明） 有這麼一句

typedef basic_ostream<char, char_traits<char> > ostream;

inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os,const old& old_val )

       { return old_val.print(os); }

除此以外，要是你說這個函數要操做ostream 對象， 那仍是須要#include <ostream> , 你只說對了一半， 的確， 這個函數要操做ostream 對象， 可是請看他的函數實現，

裏面沒有定義一個相似 std::ostream os, 這樣的語句，話說回來，但凡出現這樣的定義語句， 就必須#include 相應的頭文件了 ，由於這是請求編譯器分配空間，而若是隻前向聲明 class XXX; 編譯器怎麼知道分配多大的空間給這個對象！

 

看到這裏， old.h頭文件能夠更新以下了：

 

//  old.h: 這就是你接收的類
     // 
     #include <iosfwd>  //新替換的頭文件
     #include <list> 

     // 5 個 分別是file , db, cx, deduce or error ， 水平有限沒有模板類
     // 只用 file and cx 有虛函數.
     #include "file.h"  // class file  ， 做爲基類不能刪除，刪除了編譯器就不知道實例化old 對象時分配多大的空間了
     #include "db.h"  // class db， 做爲基類不能刪除，同上
     #include "cx.h"  // class cx
     #include "deduce.h"  // class deduce
     // error 只被用作參數和返回值類型， 用前向聲明替換#include  "error.h"  
	 class error；

     class old : public file, private db {
     public:
          old( const cx& );
       db  get_db( int, char* );
       cx  get_cx( int, cx );
       cx& fun1( db );
       error  fun2( error );
       virtual std::ostream& print( std::ostream& ) const;
     private:
       std::list<cx> cx_list_; //  cx 是模版類型，既不是函數參數類型也不是函數返回值類型，因此cx.h 頭文件不能刪除
       deduce       deduce_d_; //  deduce 是類型定義，也不刪除他的頭文件
     }; 
		inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os,const old& old_val )
       { return old_val.print(os); }

 

　　

到目前爲止， 刪除了一些代碼， 是否是心情很爽，聽說看一個程序員的水平有多高， 不是看他寫了多少代碼，而是看他少寫了多少代碼。

若是你對C++ 編程有更深一步的興趣， 接下來的文字你仍是會看的，再進一步刪除代碼， 可是此次要另闢蹊徑了

 

2. 刪除沒必要要的一大堆私有成員變量，轉而使用 "impl" 方法

　　2.1.使用 "impl" 實現方式寫代碼，減小客戶端代碼的編譯依賴

impl 方法簡單點說就是把 類的私有成員變量所有放進一個impl 類， 而後把這個類的私有成員變量只保留一個impl* 指針，代碼以下

 

// file old.h
     class old {
		//公有和保護成員
       // public and protected members
     private:
	 //私有成員， 只要任意一個的頭文件發生變化或成員個數增長，減小，全部引用old.h的客戶端必須從新編譯
       // private members; whenever these change,
       // all client code must be recompiled
     };

 

　　

改寫成這樣：

// file old.h
     class old {
	 //公有和保護成員
       // public and protected members
     private:
       class oldImpl* pimpl_;
	   //  替換原來的全部私有成員變量爲這個impl指針，指針只須要前向聲明就能夠編譯經過，這種寫法將前向聲明和定義指針放在了一塊兒， 徹底能夠。
	   //固然，也能夠分開寫
         // a pointer to a forward-declared class
     };

     // file old.cpp
     struct oldImpl {
	 //真正的成員變量隱藏在這裏， 隨意變化， 客戶端的代碼都不須要從新編譯
       // private members; fully hidden, can be
       // changed at will without recompiling clients
     };

　　

不知道你看明白了沒有， 看不明白請隨便寫個類試驗下，我就是這麼作的，固然凡事也都有優缺點，下面簡單對比下：

 

 

	使用impl 實現類	不使用impl實現類
優勢	類型定義與客戶端隔離， 減小#include 的次數，提升編譯速度，庫端的類隨意修改，客戶端不須要從新編譯	直接，簡單明瞭，不須要考慮堆分配，釋放，內存泄漏問題
缺點	對於impl的指針必須使用堆分配，堆釋放，時間長了會產生內存碎片，最終影響程序運行速度， 每次調用一個成員函數都要通過impl->xxx()的一次轉發	庫端任意頭文件發生變化，客戶端都必須從新編譯

 

改成impl實現後是這樣的：

 // 只用 file and cx 有虛函數.
     #include "file.h"  
     #include "db.h"  
     class cx;
	 class error；

     class old : public file, private db {
     public:
          old( const cx& );
       db  get_db( int, char* );
       cx  get_cx( int, cx );
       cx& fun1( db );
       error  fun2( error );
       virtual std::ostream& print( std::ostream& ) const;
     private:
class oldimpl* pimpl; //此處前向聲明和定義
      }; 
		inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os,const old& old_val )
       { return old_val.print(os); }

//implementation file old.cpp
class oldimpl{
std::list<cx> cx_list_;
deduce        dudece_d_;
};

　　

3. 刪除沒必要要的類之間的繼承

         面向對象提供了繼承這種機制，可是繼承不要濫用， old class 的繼承就屬於濫用之一， class old 繼承file 和 db 類， 繼承file是公有繼承，繼承db 是私有繼承

，繼承file 能夠理解， 由於file 中有虛函數， old 要從新定義它， 可是根據咱們的假設， 只有file 和 cx 有虛函數，私有繼承db 怎麼解釋？! 那麼惟一可能的理由就是：

經過 私有繼承—讓某個類不能看成基類去派生其餘類，相似Java裏final關鍵字的功能，可是從實例看，顯然沒有這個用意， 因此這個私有繼承徹底沒必要要， 應該改用包含的方式去使用db類提供的功能, 這樣就能夠

把"db.h"頭文件刪除， 把db 的實例也能夠放進impl類中，最終獲得的類是這樣的：

 

// 只用 file and cx 有虛函數.
     #include "file.h"  
     class cx;
	 class error;
	 class db;
     class old : public file {
     public:
          old( const cx& );
       db  get_db( int, char* );
       cx   get_cx( int, cx );
       cx& fun1( db );
       error  fun2( error );
       virtual std::ostream& print( std::ostream& ) const;
     private:
       class oldimpl* pimpl; //此處前向聲明和定義
      }; 
		inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os,const old& old_val )
       { return old_val.print(os); }

//implementation file old.cpp
class oldimpl{
std::list<cx> cx_list_;
deduce        dudece_d_;
};

 

　　

小結一下：

這篇文章只是簡單的介紹了減小編譯時間的幾個辦法：

1. 刪除沒必要要的#include,替代辦法 使用前向聲明 (forward declared )

2. 刪除沒必要要的一大堆私有成員變量，轉而使用 "impl" 方法

3. 刪除沒必要要的類之間的繼承

 

這幾條但願對您有所幫助， 若是我哪裏講的不夠清楚也能夠參考附件，哪裏有完整的實例，也歡迎您發表評論， 你們一塊兒討論進步，哦不，加薪。 呵呵，在下篇文章我將把impl實現方式再詳細分析下，期待吧...