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Pointer to Implementation (Pimpl)

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Lösung

Verfahrensanweisung zur Umstrukturierung von Klasse Control

Strukturieren Sie die Klasse Control so um, dass sie keinerlei private Instanzvariablen oder -methoden besitzt, natürlich mit Ausnahme eines Pimpl-Zeigers. Das Ziel soll es sein, dass die interne Realisierung der Klasse Control noch Änderungen unterworfen sein kann, man aber alle anderen C++-Dateien, die die Control-Klasse verwenden wollen, von (überflüssigen) Neuübersetzungen ausnehmen möchte.

Nehmen Sie die Umstrukturierung in folgenden Schritten vor:

1. Fügen Sie alle privaten Mitglieder, sowohl Daten als auch Methoden, in eine separate Hilfsklasse ein. Benennen Sie diese Klasse ControlPimpl.

2. Ergänzen Sie in der Header-Datei der Ausgangsklasse eine Forward-Deklaration für die ControlPimpl wie folgt:

    // file Control.h:
    class ControlPimpl;

3. Deklarieren Sie in der Ausgangsklasse einen Zeiger auf die ControlPimpl-Klasse auf Basis einer std::unique_ptr-Variablen. Dies sollte die einzige private Instanzvariablen der Ausgangsklasse sein:

class Control {
private:
    // single property: opaque pointer / pointer to impl
    std::unique_ptr<ControlPimpl> m_pimpl;

public:
    // public class interface
    Control();
    void setText(std::string);
    void resize(const int width, const int height);
    void show();
    void hide();
};

4. Fügen Sie die ControlPimpl-Klassendefinition in der Quelldatei der Ausgangsklasse ein. Übernehmen Sie alle Instanzvariablen (Eigenschaften und Methoden, sowohl public als auch private) direkt in die ControlPimpl-Klassendefinition:

class ControlPimpl {
private:
    std::string m_text;
    int m_width;
    int m_height;
    bool m_visible;

    void draw();

public:
    ControlPimpl() : m_text(""), m_width(0), m_height(0), m_visible(true) {}

    void setText(const std::string& text);
    void resize(const int width, const int height);
    void show();
    void hide();
};

5. Die öffentliche Schnittstelle (public) der Ausgangsklasse spiegeln Sie mit entprechenden Aufrufen an der Pimpl-Klasse wider, um so gewissermaßen die öffentliche Schnittstelle (public) der Ausgangsklasse an die Pimpl-Klasse durchzuschleusen.

void Control::setText(const std::string& text)
{
    m_pimpl->setText(text);
}
...
...

6. Die private Schnittstelle (private) der Ausgangsklasse implementieren Sie wie gewünscht bzw. erforderlich. Nachträgliche Änderungen haben keine Auswirkungen auf Benutzer der Ausgangsklasse:

void ControlPimpl::draw()
{
    std::cout
        << "control "
        << std::endl
        << " visible: "
        << std::boolalpha
        << m_visible
        << std::noboolalpha
        << std::endl
        << " size: "
        << m_width
        << ", "
        << m_height
        << std::endl
        << " text: "
        << m_text
        << std::endl;
}

7. Die Pimpl-Klasse wird im Konstruktor der Ausgangsklasse instanziiert:

Control::Control() : m_pimpl(std::make_unique<ControlPimpl>()) {}

Quellcode

Hauptaufgabe:

Siehe Control.h und Control.cpp sowie Client.cpp.

Zusatzaufgabe 1: Kopier- und Verschiebesemantik

Siehe Control.h und Control.cpp sowie Client.cpp.

Zusatzaufgabe 2: Aufteilung des Projekts in mehrere Dateien

Siehe Control.h, ControlPimpl.h, Control.cpp und ControlPimpl.cpp sowie Client.cpp.

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