委托 | 溯境

在上一篇类的组合之后，我们有一个新的问题需要解决，当两个类需要协作，但生命周期不同步，或者需要动态切换实现时，应该怎么办？

指针连接与 composition by reference

复合（Composition）：外部类直接包含内部类的对象，生命周期完全同步。内部对象是外部的一部分，无法动态切换。

委托（Delegation）：外部类包含内部类的指针，生命周期不同步。可动态更换内部类对象，关系松散灵活。

复合是“拥有”，委托是“引用”。复合使用实心菱形箭头，委托使用空心菱形箭头。在UML中，空心菱形表示聚合（Aggregation），即通过指针/引用实现的松散拥有关系。

术语辨析：composition by reference

在学术和C++语境中，“by reference”包含指针和引用两种传递方式。因此虽然我们常用指针实现，但更严谨的术语是“composition by reference”，而非“by pointer”。它强调了外部类“持有对内部类的一个引用（指针）”，而不是直接拥有其值。

Pimpl模式（pointer to implementation）

Pimpl 定义：将类的所有私有数据成员和实现细节，全部封装到一个独立的内部类中，外部类只保留一个指向该内部类的指针。全称 Pointer to Implementation。

将类的所有私有数据成员和实现细节，全部封装到一个独立的内部类中，外部类只保留一个指向该内部类的指针。全称 Pointer to Implementation。

经典例子：字符串类

// String.h (外部接口)
class String {
public:
    String();
    ~String();
    // ... 公开接口
private:
    struct StringImpl;  // 前置声明
    StringImpl* pImpl;  // 指向实现的指针
};

// String.cpp (内部实现)
struct String::StringImpl {
    char* data;
    size_t length;
    // ... 具体实现
};

使用者只需包含 String.h，无需知道 StringImpl 的内部细节。修改 StringImpl 的成员时，只重新编译 String.cpp，所有包含 String.h 的文件都不受影响。

这种模式在大型 C++ 项目中（如 Qt、LLVM）被广泛使用，是降低模块耦合度的经典实践。

Handle-Body 模式

Handle（句柄）：对外暴露的接口类，包含一个指向 Body 的指针。用户通过 Handle 操作对象，无需了解内部实现。

Body（实现体）：实际承担数据和逻辑的类。Handle 将具体操作委托给 Body，Body 可被多个 Handle 共享。

Handle-Body 是 Pimpl 的泛化版本，它不限于隐藏实现，而是更强调“接口与实现分离”的架构思想。在分布式系统、跨平台框架中，Handle-Body 常用于实现多态接口与平台无关的底层实现。
Pimpl 是 Handle-Body 的一种特化形式，专注于“隐藏实现细节”。Handle-Body 更通用，可用于实现多态、延迟加载、共享资源等更广泛的设计场景。