减少C++代码编译时间的方法

  c++ 的代码包含头文件实现文件两部分, 头文件一般是提供给别人(也叫客户)使用的, 但是一旦头文件发生改变,不管多小的变化,所有引用他的文件必须重新编译,编译就要花时间,假如你做的工程比较大(比如二次封装chrome这类的开发),重新编译一次的时间就会浪费上班的大部分时间,这样干了一天挺累的, 但是你的老板说你没有产出,结果你被fired, 是不是很怨啊, 如果你早点看到这段文章,你就会比你的同事开发效率高那么一些,那样被fired就不会是你了,你说这篇文章是不是价值千金!开个玩笑 :),言归正传,怎样减少编译时间呢, 我知道的就3个办法:

    A. 删除不必要的#include,替代办法 使用前向声明 (forward declared )

    B. 删除不必要的一大堆私有成员变量,转而使用 “impl” 方法

    C. 删除不必要的类之间的继承

  为了讲清楚这3点,还是举个实例比较好,这个实例我会一步一步的改进(因为我也是一点一点摸索出来了,如果哪里说错了, 你就放心的喷吧,我会和你在争论到底的,呵呵),现在先假设你找到一个新工作,接手以前某个程序员写的类,如下:

 1 //  old.h: 这就是你接收的类
 2 //
 3 #include <iostream>
 4 #include <ostream>
 5 #include <list>
 6
 7 // 5 个 分别是file , db, cx, deduce or error , 水平有限没有模板类
 8 // 只用 file and cx 有虚函数.
 9 #include "file.h"  // class file
10 #include "db.h"  // class db
11 #include "cx.h"  // class cx
12 #include "deduce.h"  // class deduce
13 #include "error.h"  // class error
14
15 class old : public file, private db {
16 public:
17   old( const cx& );
18   db  get_db( int, char* );
19   cx  get_cx( int, cx );
20   cx& fun1( db );
21   error  fun2( error );
22   virtual std::ostream& print( std::ostream& ) const;
23 private:
24   std::list<cx> cx_list_;
25   deduce       deduce_d_;
26 };
27 inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os,const old& old_val )
28 { return old_val.print(os); }

  这个类看完了,如果你已经看出了问题出在哪里,接下来的不用看了,你是高手,这些基本知识对你来说太小儿科,要是像面试时被问住了愣了一下,请接着看吧。

1.先看怎么使用第一条: 删除不必要的#include

  这个类引用 5个头文件,那意味着那5个头文件所引用的头文件也都被引用了进来,实际上,不需要引用5 个,只要引用2个就完全可以了。

1.1删除不必要的#include

  删除不必要的#include,替代办法使用前向声明 (forward declared )。

1.2删除头文件 iostream

  删除头文件 iostream,我刚开始学习c++ 时照着《c++ primer》抄,只要看见关于输入,输出就把 iostream 头文件加上,几年过去了,现在我知道不是这样的,这里只是定义输出函数,只要引用ostream 就够了。

1.3删除ostream头文件

  ostream头文件也不要, 替换为 iosfwd , 为什么, 原因就是, 参数和返回类型只要前向声明就可以编译通过, 在iosfwd 文件里 678行(我的环境是vs2013,不同的编译环境具体位置可能会不相同,但是都有这句声明) 有这么一句:

1 typedef basic_ostream<char, char_traits<char> > ostream;
2
3 inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os,const old& old_val )
4
5 { return old_val.print(os); }

  除此之外,要是你说这个函数要操作ostream对象,那还是需要#include <ostream> , 你只说对了一半,的确,这个函数要操作ostream 对象, 但是请看他的函数实现,里面没有定义一个类似 std::ostream os,这样的语句,话说回来,但凡出现这样的定义语句, 就必须#include相应的头文件了,因为这是请求编译器分配空间,而如果只前向声明 class XXX; 编译器怎么知道分配多大的空间给这个对象!看到这里, old.h头文件可以更新如下了:

 1 //  old.h: 这就是你接收的类
 2 //
 3 #include <iosfwd>  //新替换的头文件
 4 #include <list>
 5
 6 // 5 个 分别是file , db, cx, deduce or error, 水平有限没有模板类
 7 // 只用 file and cx 有虚函数.
 8 #include "file.h"  // class file,作为基类不能删除,
 9
10 // 删除了编译器就不知道实例化old 对象时分配多大的空间了
11 #include "db.h"  // class db,作为基类不能删除,同上
12 #include "cx.h"  // class cx
13 #include "deduce.h"  // class deduce
14 // error 只被用做参数和返回值类型, 用前向声明替换#include "error.h"
15 class error;
16
17 class old : public file, private db {
18 public:
19   old( const cx& );
20   db  get_db( int, char* );
21   cx  get_cx( int, cx );
22   cx& fun1( db );
23   error  fun2( error );
24   virtual std::ostream& print( std::ostream& ) const;
25 private:
26   std::list<cx> cx_list_;
27 //  cx 是模版类型,既不是函数参数类型
28
29 //  也不是函数返回值类型,所以cx.h 头文件不能删除
30   deduce       deduce_d_;
31 //  deduce 是类型定义,也不删除他的头文件
32 };
33 inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os,const old& old_val )
34 { return old_val.print(os); }

  到目前为止, 删除了一些代码, 是不是心情很爽,据说看一个程序员的水平有多高, 不是看他写了多少代码,而是看他少写了多少代码。如果你对C++ 编程有更深一步的兴趣, 接下来的文字你还是会看的,再进一步删除代码, 但是这次要另辟蹊径了。

2. 删除不必要的一大堆私有成员变量,转而使用 “impl” 方法

2.1.使用 “impl” 实现方式写代码,减少客户端代码的编译依赖

  impl 方法简单点说就是把类的私有成员变量全部放进一个impl 类,然后把这个类的私有成员变量只保留一个impl* 指针,代码如下:

 1 // file old.h
 2 class old {
 3
 4 // 公有和保护成员
 5
 6 // public and protected members
 7 private:
 8
 9 // 私有成员, 只要任意一个的头文件发生变化或成员个数增加,
10
11 // 减少,所有引用old.h的客户端必须重新编译
12
13 // private members; whenever these change,
14
15 // all client code must be recompiled
16 };

  改写成这样:

 1 // file old.h
 2 class old {
 3
 4 // 公有和保护成员
 5
 6 // public and protected members
 7 private:
 8   class oldImpl* pimpl_;
 9
10 //  替换原来的所有私有成员变量为这个impl指针,指针只需要前向声明就可以编译通过,
11
12 //  这种写法将前向声明和定义指针放在了一起,完全可以。
13
14 //  当然,也可以分开写
15
16 //  a pointer to a forward-declared class
17 };
18
19 // file old.cpp
20 struct oldImpl {
21
22 // 真正的成员变量隐藏在这里, 随意变化, 客户端的代码都不需要重新编译
23
24 // private members; fully hidden, can be
25
26 // changed at will without recompiling clients
27 };

  不知道你看明白了没有, 看不明白请随便写个类试验下,我就是这么做的,当然凡事也都有优缺点,下面简单对比下:

  使用impl 实现类 不使用impl实现类
优点 类型定义与客户端隔离, 减少#include 的次数,提高编译速度,库端的类随意修改,客户端不需要重新编译 直接,简单明了,不需要考虑堆分配,释放,内存泄漏问题
缺点 对于impl的指针必须使用堆分配,堆释放,时间长了会产生内存碎片,最终影响程序运行速度, 每次调用一个成员函数都要经过impl->xxx()的一次转发 库端任意头文件发生变化,客户端都必须重新编译

  改为impl实现后是这样的:

 1 // 只用 file and cx 有虚函数.
 2 #include "file.h"
 3 #include "db.h"
 4 class cx;
 5 class error;
 6
 7 class old : public file, private db {
 8 public:
 9   old( const cx& );
10   db  get_db( int, char* );
11   cx  get_cx( int, cx );
12   cx& fun1( db );
13   error  fun2( error );
14   virtual std::ostream& print( std::ostream& ) const;
15 private:
16 class oldimpl* pimpl;
17 //此处前向声明和定义
18 };
19 inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os,const old& old_val )
20 { return old_val.print(os); }
21
22 //implementation file old.cpp
23 class oldimpl{
24 std::list<cx> cx_list_;
25 deduce        dudece_d_;
26 };

3. 删除不必要的类之间的继承

  面向对象提供了继承这种机制,但是继承不要滥用,old class的继承就属于滥用之一,class old 继承file和db 类,继承file是公有继承,继承db是私有继承,继承file可以理解,因为file中有虚函数,old要重新定义它,但是根据我们的假设,只有file和cx有虚函数,私有继承db怎么解释?! 那么唯一可能的理由就是:

  通过私有继承—让某个类不能当作基类去派生其他类,类似Java里final关键字的功能,但是从实例看,显然没有这个用意,所以这个私有继承完全不必要,应该改用包含的方式去使用db类提供的功能, 这样就可以把”db.h”头文件删除,把db的实例也可以放进impl类中,最终得到的类是这样的:

 1 // 只用 file and cx 有虚函数.
 2 #include "file.h"
 3 class cx;
 4 class error;
 5 class db;
 6 class old : public file {
 7 public:
 8   old( const cx& );
 9   db  get_db( int, char* );
10   cx   get_cx( int, cx );
11   cx& fun1( db );
12   error  fun2( error );
13   virtual std::ostream& print( std::ostream& ) const;
14 private:
15   class oldimpl* pimpl;
16 //此处前向声明和定义
17  };
18  inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os,const old& old_val )
19  { return old_val.print(os); }
20
21 //implementation file old.cpp
22 class oldimpl{
23 std::list<cx> cx_list_;
24 deduce        dudece_d_;
25 };

小结一下:

这篇文章只是简单的介绍了减少编译时间的几个办法:

1. 删除不必要的#include,替代办法 使用前向声明 (forward declared )

2. 删除不必要的一大堆私有成员变量,转而使用 “impl” 方法

3. 删除不必要的类之间的继承

原文链接:http://blog.jobbole.com/85275/

时间: 2024-10-13 11:27:31

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