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內容介紹 如何構建高效、健壯、穩定且可擴展的優質API？對於這一軟件工程上的難題，Martin Reddy憑藉長期的從業經驗，對優質API所應具備的各要素進行瞭全麵分析，針對API的不同風格及模式，以及大型長期項目的內在需求，給齣瞭種種最佳設計策略，從而對API設計過程的規範性及可持續性作齣瞭理論上不可磨滅的貢獻。 《C++ API設計》適閤具有一定C++編程經驗的程序員閱讀，也適閤對API設計主題感興趣的讀者參考。
作者介紹 Martin Reddy博士是軟件行業的一名老兵，有著15年以上的從業經驗，共撰寫過40多篇論文，擁有3項軟件專利，並與他人閤著瞭Level of Detail for 3D Graphics。另外，他還是ACM以及IEEE的會員。 早年，他曾在SRI International供職5年，主要從事分布式三維地形可視化技術方麵的工作，他成功創建瞭在Web上描述3D地球空間信息模型的ISO標準，並且還連續兩年被選為Web3D協會的會長。 他曾在Pixar動畫工作室工作過6年，擔任內部動畫係統的首席工程師，設計並實現瞭很多高性能API，這些API在一些奧斯卡獲奬及提名影片的製作中都發揮瞭關鍵作用，這些影片有《海底總動員》、《超人總動員》、《賽車總動員》、《料理鼠王》，以及《機器人總動員》等。 他還開辦瞭一傢谘詢公司Code Reddy，為各傢軟件公司提供技術谘詢，主要客戶有Linden Lab和Planet 9 Studios，為大型在綫3D虛擬世界《第二人生》設計瞭API並改善瞭其基本架構。 現在他擔任ToyTalk公司的首席技術官。
關聯推薦 軟件API設計經典著作，Pixar動畫係統首席工程師悉心講解，軟件工程效率之源 目錄 目 錄

第1章 API簡介 1
1.1 什麼是API 1
1.1.1 契約和承包人 2
1.1.2 C++中的API 3
1.2 API設計上有什麼不同 4
1.3 為什麼使用API 5
1.3.1 更健壯的代碼 6
1.3.2 代碼復用 6
1.3.3 並行開發 8
1.4 何時應當避免使用API 9
1.5 API示例 10
1.5.1 API層次 10
1.5.2 真實示例 12
1.6 文件格式和網絡協議 13
1.7 關於本書 15

第2章 特徵 17
2.1 問題域建模 17
2.1.1 提供良好的抽象 17
2.1.2 關鍵對象的建模 19
2.2 隱藏實現細節 20
2.2.1 物理隱藏：聲明與定義 20
2.2.2 邏輯隱藏：封裝 22
2.2.3 隱藏成員變量 23
2.2.4 隱藏實現方法 26
2.2.5 隱藏實現類 28
2.3 最小完備性 29
2.3.1 不要過度承諾 29
2.3.2 謹慎添加虛函數 30
2.3.3 便捷API 31
2.4 易用性 33
2.4.1 可發現性 34
2.4.2 不易誤用 34
2.4.3 一緻性 36
2.4.4 正交 38
2.4.5 健壯的資源分配 40
2.4.6 平颱獨立 43
2.5 鬆耦閤 44
2.5.1 僅通過名字耦閤 45
2.5.2 降低類耦閤 45
2.5.3 刻意的冗餘 47
2.5.4 管理器類 48
2.5.5 迴調、觀察者和通知 50
2.6 穩定的、文檔詳細且經過測試的API 53

第3章 模式 54
3.1 Pimpl慣用法 55
3.1.1 使用Pimpl 56
3.1.2 復製語義 59
3.1.3 Pimpl與智能指針 60
3.1.4 Pimpl的優點 61
3.1.5 Pimpl的缺點 62
3.1.6 C語言的不透明指針 62
3.2 單例 64
3.2.1 在C++中實現單例 64
3.2.2 使單例綫程安全 66
3.2.3 單例與依賴注入 68
3.2.4 單例與單一狀態 69
3.2.5 單例與會話狀態 71
3.3 工廠模式 71
3.3.1 抽象基類 72
3.3.2 工廠示例 73
3.3.3 擴展工廠示例 74
3.4 API包裝器模式 76
3.4.1 代理模式 76
3.4.2 適配器模式 79
3.4.3 外觀模式 81
3.5 觀察者模式 83
3.5.1 MVC架構 83
3.5.2 實現觀察者模式 84
3.5.3 推與拉觀察者 87

第4章 設計 88
4.1 良好設計的例子 89
4.1.1 積纍技術債 89
4.1.2 償還技術債 90
4.1.3 為長期而設計 91
4.2 收集功能性需求 92
4.2.1 什麼是功能性需求 93
4.2.2 功能性需求舉例 94
4.2.3 維護需求 94
4.3 創建用例 95
4.3.1 開發用例 95
4.3.2 用例模闆 95
4.3.3 編寫高質量用例 96
4.3.4 需求與敏捷開發 98
4.4 API設計的元素 100
4.5 架構設計 102
4.5.1 架構的開發 103
4.5.2 架構的約束 104
4.5.3 識彆主要抽象 105
4.5.4 創造關鍵對象 106
4.5.5 架構模式 109
4.5.6 架構的交流 110
4.6 類的設計 111
4.6.1 麵嚮對象概念 112
4.6.2 類設計選項 113
4.6.3 使用繼承 113
4.6.4 Liskov替換原則 115
4.6.5 開放?封閉原則 118
4.6.6 迪米特法則 119
4.6.7 類的命名 120
4.7 函數設計 121
4.7.1 函數設計選項 121
4.7.2 函數命名 122
4.7.3 函數參數 123
4.7.4 錯誤處理 125

第5章 風格 129
5.1 純C API 129
5.1.1 ANSI C特性 130
5.1.2 ANSI C API的優點 132
5.1.3 使用ANSI C編寫API 132
5.1.4 從C++中調用C函數 134
5.1.5 案例研究：FMOD C API 135
5.2 麵嚮對象的C++ API 136
5.2.1 麵嚮對象API的優點 136
5.2.2 麵嚮對象API的缺點 136
5.2.3 案例研究：FMOD C++ API 137
5.3 基於模闆的API 138
5.3.1 基於模闆的API示例 138
5.3.2 模闆與宏 139
5.3.3 基於模闆的API的優點 140
5.3.4 基於模闆的API的缺點 141
5.4 數據驅動型API 141
5.4.1 數據驅動型Web服務 142
5.4.2 數據驅動型API的優點 143
5.4.3 數據驅動API的缺點 144
5.4.4 支持可變參數列錶 144
5.4.5 案例研究：FMOD數據驅動型API 147

第6章 C++用法 149
6.1 命名空間 149
6.2 構造函數和賦值 150
6.2.1 控製編譯器生成的函數 152
6.2.2 定義構造函數和賦值操作符 153
6.2.3 explicit關鍵字 154
6.3 const正確性 155
6.3.1 方法的const正確性 155
6.3.2 參數的const正確性 157
6.3.3 返迴值的const正確性 157
6.4 模闆 158
6.4.1 模闆術語 158
6.4.2 隱式實例化API設計 160
6.4.3 顯式實例化API設計 162
6.5 操作符重載 164
6.5.1 可重載的操作符 164
6.5.2 自由操作符與成員操作符 165
6.5.3 為類添加操作符 166
6.5.4 操作符語法 168
6.5.5 轉換操作符 170
6.6 函數參數 171
6.6.1 指針與引用參數 171
6.6.2 默認參數 172
6.7 避免使用#define定義常量 173
6.8 避免使用友元 175
6.9 導齣符號 176
6.10 編碼規範 179

第7章 性能 181
7.1 通過const引用傳遞輸入參數 182
7.2 最小化#include依賴 184
7.2.1 避免“無所不包型”頭文件 184
7.2.2 前置聲明 184
7.2.3 冗餘的#include警戒語句 186
7.3 聲明常量 188
7.4 初始化列錶 190
7.5 內存優化 192
7.6 除非需要，勿用內聯 196
7.7 寫時復製 198
7.8 迭代元素 202
7.8.1 迭代器 202
7.8.2 隨機訪問 203
7.8.3 數組引用 204
7.9 性能分析 205
7.9.1 時效性分析 205
7.9.2 基於內存的分析 207
7.9.3 多綫程分析 208

第8章 版本控製 209
8.1 版本號 209
8.1.1 版本號的意義 209
8.1.2 小眾的編號方案 210
8.1.3 提供API的版本信息 211
8.2 軟件分支策略 213
8.2.1 分支策略 213
8.2.2 分支方針 213
8.2.3 API和並行分支 214
8.2.4 文件格式和並行發布産品 215
8.3 API的生命周期 216
8.4 兼容性級彆 217
8.4.1 嚮後兼容性 217
8.4.2 功能兼容性 218
8.4.3 源代碼兼容性 218
8.4.4 二進製兼容性 219
8.4.5 嚮前兼容性 221
8.5 怎樣維護嚮後兼容性 222
8.5.1 添加功能 222
8.5.2 修改功能 223
8.5.3 棄用功能 224
8.5.4 移除功能 226
8.6 API審查 226
8.6.1 API審查的目的 226
8.6.2 API預發布審查 227
8.6.3 API預提交審查 228

第9章 文檔 230
9.1 編寫文檔的理由 230
9.1.1 定義行為 230
9.1.2 為接口契約編寫文檔 232
9.1.3 告知行為的改變 233
9.1.4 文檔涉及的內容 234
9.2 文檔的類型 236
9.2.1 自動生成的API文檔 237
9.2.2 概述文檔 237
9.2.3 示例和教程 238
9.2.4 發布說明 238
9.2.5 授權信息 239
9.3 文檔可用性 241
9.4 使用Doxygen 242
9.4.1 配置文件 242
9.4.2 注釋風格和命令 242
9.4.3 API注釋 243
9.4.4 文件注釋 245
9.4.5 類注釋 245
9.4.6 方法注釋 246
9.4.7 枚舉注釋 247
9.4.8 帶有文檔的示例頭文件 247

第10章 測試 250
10.1 編寫測試的理由 250
10.2 API測試的類型 252
10.2.1 單元測試 253
10.2.2 集成測試 255
10.2.3 性能測試 257
10.3 編寫良好的測試 259
10.3.1 良好測試的特徵 259
10.3.2 測試對象 260
10.3.3 關注測試工作量 261
10.3.4 與QA一起工作 261
10.4 編寫可測試的代碼 262
10.4.1 測試驅動開發 262
10.4.2 樁對象和模擬對象 264
10.4.3 測試私有代碼 267
10.4.4 使用斷言 269
10.4.5 契約編程 270
10.4.6 記錄並重放功能 272
10.4.7 支持國際化 273
10.5 自動化測試工具 273
10.5.1 自動化測試框架 274
10.5.2 代碼覆蓋率 277
10.5.3 缺陷跟蹤係統 279
10.5.4 持續構建係統 280

第11章 腳本化 282
11.1 添加腳本綁定 282
11.1.1 擴充或嵌入 282
11.1.2 腳本化的優點 283
11.1.3 語言兼容性問題 284
11.1.4 跨越語言障礙 285
11.2 腳本綁定技術 286
11.2.1 Boost Python 286
11.2.2 SWIG 286
11.2.3 Python-SIP 287
11.2.4 COM自動化 287
11.2.5 CORBA 288
11.3 使用Boost Python添加Python綁定 289
11.3.1 構建Boost Python 290
11.3.2 使用Boost Python包裝C++ API 290
11.3.3 構造函數 292
11.3.4 擴充Python API 293
11.3.5 C++中的繼承 295
11.3.6 跨語言多態 296
11.3.7 支持迭代器 298
11.3.8 綜閤應用 298
11.4 使用SWIG添加Ruby綁定 300
11.4.1 使用SWIG包裝C++ API 301
11.4.2 調整Ruby API 303
11.4.3 構造函數 304
11.4.4 擴充Ruby API 304
11.4.5 C++中的繼承 305
11.4.6 跨語言多態 307
11.4.7 綜閤應用 307

第12章 可擴展性 310
12.1 通過插件擴展 310
12.1.1 插件模型概覽 311
12.1.2 插件係統設計問題 313
12.1.3 以C++實現插件 314
12.1.4 插件API 315
12.1.5 插件示例 317
12.1.6 插件管理器 318
12.1.7 插件版本控製 321
12.2 通過繼承擴展 322
12.2.1 添加功能 322
12.2.2 修改功能 323
12.2.3 繼承與STL 324
12.2.4 繼承與枚舉 325
12.2.5 訪問者模式 326
12.2.6 禁止子類化 331
12.3 通過模闆擴展 332
12.3.1 基於策略的模闆 332
12.3.2 奇特的遞歸模闆模式 334

附錄A 庫 336

參考文獻 351
索引 355

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