子模塊

1.C++ 標準與子模塊

C++ 標準并沒有特別提到子模塊，但允許在模塊名稱中使用點（.），從而可以按任何你想要的層次結(jié)構(gòu)來組織模塊。例如，以下是一個 DataModel 命名空間的示例：

export module datamodel;
import <vector>;

export namespace DataModel {
    class Person { /* ... */ };
    class Address { /* ... */ };
    using Persons = std::vector<Person>;
}

Person 和 Address 類都在 DataModel 命名空間內(nèi)，也在 datamodel 模塊中。可以通過定義兩個子模塊來重構(gòu)：datamodel.person 和 datamodel.address。

2.子模塊的模塊接口文件

datamodel.person 子模塊的模塊接口文件如下：

export module datamodel.person; // datamodel.person 子模塊
export namespace DataModel {
    class Person { /* ... */ };
}

datamodel.address 子模塊的模塊接口文件如下：

export module datamodel.address; // datamodel.address 子模塊
export namespace DataModel {
    class Address { /* ... */ };
}

最后，定義一個 datamodel 模塊如下。它導(dǎo)入并立即導(dǎo)出兩個子模塊。

export module datamodel; // datamodel 模塊
export import datamodel.person; // 導(dǎo)入并導(dǎo)出 person 子模塊
export import datamodel.address; // 導(dǎo)入并導(dǎo)出 address 子模塊
import <vector>;
export namespace DataModel {
    using Persons = std::vector<Person>;
}

當(dāng)然，子模塊中類的方法實現(xiàn)也可以放在模塊實現(xiàn)文件中。例如，假設(shè) Address 類有一個默認構(gòu)造函數(shù)，僅打印一條語句到標準輸出；該實現(xiàn)可以放在一個名為 datamodel.address.cpp 的文件中：

module datamodel.address; // datamodel.address 子模塊
import <iostream>;
using namespace std;

DataModel::Address::Address() {
    cout << "Address::Address()" << endl;
}

3.使用子模塊的好處

用子模塊結(jié)構(gòu)化代碼的好處是，客戶端可以導(dǎo)入他們想要使用的特定部分，或者一次性導(dǎo)入所有內(nèi)容。例如，如果客戶端僅對使用 Address 類感興趣，以下導(dǎo)入聲明就足夠了：

import datamodel.address;

另一方面，如果客戶端代碼需要訪問 datamodel 模塊中的所有內(nèi)容，那么以下導(dǎo)入聲明是最簡單的：

import datamodel;

模塊分區(qū)

1.分區(qū)與子模塊的區(qū)別

分區(qū)和子模塊之間的區(qū)別在于，子模塊結(jié)構(gòu)對模塊的使用者是可見的，允許用戶選擇性地只導(dǎo)入他們想使用的子模塊。另一方面，分區(qū)用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)化模塊，對模塊的使用者不可見。在模塊接口分區(qū)文件中聲明的所有分區(qū)最終必須由主要的模塊接口文件導(dǎo)出。一個模塊始終只有一個這樣的主模塊接口文件，即包含 export module 名稱聲明的接口文件。

2.創(chuàng)建模塊分區(qū)

模塊分區(qū)是通過將模塊名稱和分區(qū)名稱用冒號分隔來創(chuàng)建的。分區(qū)名稱可以是任何合法的標識符。例如，前一節(jié)中的 DataModel 模塊可以使用分區(qū)而不是子模塊來重構(gòu)。以下是 datamodel.person.cppm 模塊接口分區(qū)文件中的 person 分區(qū)：

export module datamodel:person; // datamodel:person 分區(qū)
export namespace DataModel {
    class Person { /* ... */ };
}

3.分區(qū)的實現(xiàn)文件注意事項

使用分區(qū)時的一個注意事項是：與分區(qū)相結(jié)合的實現(xiàn)文件只能有一個文件具有特定的分區(qū)名稱。因此，以下聲明開始的實現(xiàn)文件是不正確的：

module datamodel:address;

相反，你可以將 address 分區(qū)的實現(xiàn)放在 datamodel 模塊的實現(xiàn)文件中：

module datamodel; // 不是 datamodel:address!
import <iostream>;
using namespace std;

DataModel::Address::Address() {
    cout << "Address::Address()" << endl;
}

警告：多個文件不能有相同的分區(qū)名稱。因此，擁有多個具有相同分區(qū)名稱的模塊接口分區(qū)文件是非法的，且分區(qū)文件中聲明的實現(xiàn)不能放在具有相同分區(qū)名稱的實現(xiàn)文件中。相反，應(yīng)該將這些實現(xiàn)放在模塊的實現(xiàn)文件中。

4.編寫分區(qū)模塊的要點

編寫分區(qū)結(jié)構(gòu)的模塊時，要記住的重要一點是，每個模塊接口分區(qū)最終必須由主模塊接口文件直接或間接導(dǎo)出。要導(dǎo)入分區(qū)，只需指定分區(qū)名稱，前綴為冒號，例如 import :person。說 import datamodel:person 是非法的。請記住，分區(qū)對模塊的使用者不可見；分區(qū)只在模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)化。因此，用戶不能導(dǎo)入特定的分區(qū)；他們必須導(dǎo)入整個模塊。分區(qū)只能在模塊內(nèi)部導(dǎo)入，因此在冒號前指定模塊名稱是多余的（且非法的）。

以下是 datamodel 模塊的主模塊接口文件：

export module datamodel; // datamodel 模塊（主模塊接口文件）
export import :person;   // 導(dǎo)入并導(dǎo)出 person 分區(qū)
export import :address;  // 導(dǎo)入并導(dǎo)出 address 分區(qū)
import <vector>;
export namespace DataModel {
    using Persons = std::vector<Person>;
}

5.使用分區(qū)結(jié)構(gòu)化的 datamodel 模塊

import datamodel;

int main() {
    DataModel::Address a;
}

注意：分區(qū)用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)化模塊。分區(qū)在模塊外部不可見。因此，模塊的用戶不能導(dǎo)入特定分區(qū)；他們必須導(dǎo)入整個模塊。早先提到，模塊名稱聲明隱含地包含一個導(dǎo)入名稱聲明。但對于分區(qū)，情況并非如此。例如，datamodel:person 分區(qū)沒有隱含的 import datamodel 聲明。在這個例子中，甚至不允許在 datamodel:person 接口分區(qū)文件中添加顯式的 import datamodel 聲明。這樣做會導(dǎo)致循環(huán)依賴：datamodel 接口文件包含 import :person 聲明，而 datamodel:person 接口分區(qū)文件會包含 import datamodel 聲明。

實現(xiàn)分區(qū)

1.定義和用途

實現(xiàn)分區(qū)不需要在模塊接口分區(qū)文件中聲明，它也可以在模塊實現(xiàn)分區(qū)文件中聲明，這是一個帶有 .cpp 擴展名的普通源代碼文件，在這種情況下，它是一個實現(xiàn)分區(qū)，有時也稱為內(nèi)部分區(qū)。這種分區(qū)不會被主模塊接口文件導(dǎo)出。例如，假設(shè)你有以下數(shù)學(xué)主模塊接口文件（math.cppm）：

export module math; // math 模塊聲明
export namespace Math {
    double superLog(double z, double b);
    double lerchZeta(double lambda, double alpha, double s);
}

假設(shè)進一步數(shù)學(xué)函數(shù)的實現(xiàn)需要一些不能被模塊導(dǎo)出的輔助函數(shù)。實現(xiàn)分區(qū)是放置這些輔助函數(shù)的完美位置。以下在名為 math_helpers.cpp 的文件中定義了這樣的實現(xiàn)分區(qū)：

module math:details; // math:details 實現(xiàn)分區(qū)
double someHelperFunction(double a) {
    return /* ... */;
}

2.實現(xiàn)分區(qū)的訪問

其他數(shù)學(xué)模塊實現(xiàn)文件可以通過導(dǎo)入這個實現(xiàn)分區(qū)來訪問這些輔助函數(shù)。例如，一個數(shù)學(xué)模塊實現(xiàn)文件（math.cpp）可能看起來像這樣：

module math;
import :details;

double Math::superLog(double z, double b) {
    return /* ... */;
}

double Math::lerchZeta(double lambda, double alpha, double s) {
    return /* ... */;
}

當(dāng)然，使用帶有輔助函數(shù)的這種實現(xiàn)分區(qū)只有在多個其他源文件使用這些輔助函數(shù)時才有意義。