c++ - 设计模式 : C++ Abstraction Layer

Question

我正在尝试编写一个抽象层来让我的代码在不同的平台上运行。让我举一个我最终想在高级代码中使用的两个类的例子:

class Thread
{
public:
    Thread();
    virtual ~Thread();

    void start();
    void stop();

    virtual void callback() = 0;
};

class Display 
{
public:
    static void drawText(const char* text);
};

我的麻烦是:我可以使用什么设计模式让低级代码填充实现？以下是我的想法以及为什么我认为它们不是一个好的解决方案:

1. 理论上，将上述定义放在 highLevel/thread.h 中并将特定于平台的实现放在 lowLevel/platformA/thread.cpp 中是没有问题的>。这是一种在链接时解析的低开销解决方案。唯一的问题是低级实现不能向它添加任何成员变量或成员函数。这使得某些事情无法实现。

2. 解决方法是将其添加到定义中(基本上是 Pimpl-Idiom):

   class Thread 
   { 
       // ...
   private:
       void* impl_data;
   }
   

   现在低级代码可以将自己的结构或对象存储在 void 指针中。这里的问题是它读起来很丑，编程也很痛苦。

3. 我可以使 class Thread 成为纯虚拟的，并通过继承它来实现低级功能。高级代码可以通过像这样调用工厂函数来访问低级实现:

   // thread.h, below the pure virtual class definition 
   extern "C" void* makeNewThread();
   
   // in lowlevel/platformA/thread.h 
   class ThreadImpl: public Thread
   { ... };
   
   // in lowLevel/platformA/thread.cpp
   extern "C" void* makeNewThread() { return new ThreadImpl(); }
   

   这已经足够整洁了，但对于静态类来说却失败了。我的抽象层将用于硬件和 IO 事物，我真的很希望能够拥有 Display::drawText(...) 而不是携带指向单个 Display< 的指针 类。

4. 另一种选择是仅使用可在链接时解析的 C 样式函数，例如 extern "C"handle_t createThread()。这对于访问只存在一次的低级硬件(如显示器)来说非常简单。但是对于任何可以多次出现的东西(锁、线程、内存管理)，我必须在我的高级代码中携带句柄，这很丑陋或者有一个隐藏句柄的高级包装类。无论哪种方式，我都有必须将句柄与高级和低级端的相应功能相关联的开销。

5. 我最后想到的是混合结构。纯 C 风格的 extern "C" 函数用于只存在一次的低级内容。工厂函数(参见 3.)，用于可以多次出现的东西。但我担心混合的东西会导致不一致、不可读的代码。

如果能提供符合我要求的设计模式提示，我将不胜感激。

Answer 1

您不需要拥有与平台无关的基类，因为您的代码一次只针对一个具体平台编译。

只需将包含路径设置为，例如，-Iinclude/generic -Iinclude/platform，并在每个支持的平台的包含目录中有一个单独的 Thread 类.

您可以(并且应该)编写与平台无关的测试，默认情况下编译和执行，以确认您的不同平台特定实现遵循相同的接口(interface)和语义。

附言。正如 StoryTeller 所说，Thread 是一个糟糕的例子，因为已经有一个可移植的 std::thread。我假设您确实需要提取其他一些特定于平台的细节。

PPS。您仍然需要弄清楚通用(与平台无关)代码和特定于平台的代码之间的正确划分:没有 Elixir 可以决定什么去哪里，只是重用/复制之间的一系列权衡，简单代码与高度参数化代码等。