模块是可独立编译测试、有明确定义接口的单元,需通过头文件隔离、C++20 modules、CMake依赖控制及clang-tidy静态检查实现物理边界,链接错误才是真实边界。

大型C++项目一旦模块边界模糊,include 乱引、头文件爆炸、编译时间飙升、改动一处牵动全链路——这不是设计问题,是架构失控的明确信号。Core Guidelines 不是教条清单,而是对这类失控的系统性响应:它把“模块”定义为可独立编译、可独立测试、有明确定义接口的单元,而非逻辑分组或目录命名。
用 interface 和 implementation 分离强制约束头文件暴露面
Core Guidelines 明确要求:所有对外接口必须收口在 *.h 或 *.hxx(非 *.hpp)中,且该头文件不得包含任何实现细节(如私有成员定义、内联函数体、模板具体化)。真实工程中,90% 的隐式依赖都源于头文件里悄悄 #include 了不该暴露的内部头。
- 每个模块只允许一个公共头文件,命名与模块名一致,例如
network_client.h - 该头中仅声明
class、struct、enum及其公有成员函数签名;私有成员全部移入network_client_impl.h(不对外安装) - 禁止在公共头中使用
std::vector等模板实例化类型——改用std::vector、* std::unique_ptr<:vector>>或 PIMPL - 若必须导出模板,将其置于
network_client.tpp(非 .inl),并在公共头末尾#include "network_client.tpp",确保使用者显式触发实例化
用 module interface unit(C++20)替代传统头文件依赖树
C++20 modules 不是“更快的头文件”,它是打破文本包含模型的根本手段。在已启用 /experimental:module(MSVC)或 -fmodules-ts(Clang)的项目中,模块接口单元能彻底切断宏污染、ODR 违规和隐式重编译链。
- 每个模块必须有且仅有一个
module interface unit,后缀为.ixx(MSVC)或.cppm(Clang/GCC),例如core_logging.ixx - 该文件以
export module core_logging;开头,所有需导出的声明前加export,未标记者默认不可见 - 禁止在
.ixx中#include任何传统头文件——改用import std.memory;等标准模块(若可用)或封装为module std_headers { #include} - 模块实现单元(
.cpp)通过import core_logging;使用,不再需要#include "core_logging.h",也不再受其宏定义影响
用 target_link_libraries + INTERFACE_INCLUDE_DIRECTORIES 控制依赖可见性
CMake 是模块物理边界的守门人。仅靠目录结构无法阻止开发者 #include "src/infra/cache/lru_cache.h"。必须用 CMake target 层级策略让非法引用在编译期报错。
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- 每个模块定义为独立
add_library(或INTERFACE) STATIC,例如add_library(network_client STATIC network_client.cpp) - 用
target_include_directories(network_client INTERFACE $限定对外暴露路径) - 下游模块通过
target_link_libraries(app PRIVATE network_client)建立依赖,此时只有network_client的INTERFACE包含路径对app可见 - 禁用全局
include_directories();禁用target_include_directories(... PUBLIC ...)(除非是真正跨模块共享的基类头)
用 clang-tidy 的 google-build-explicit-make-pair 类规则做静态边界检查
人工审查无法覆盖每日数百次提交。必须将模块契约编码为机器可验证规则。Clang-Tidy 的 misc-definitions-in-headers、cppcoreguidelines-special-member-functions 等规则只是起点;关键是要自定义规则拦截越界访问。
- 启用
-Wundefined-internal(Clang)或/diagnostics:caret(MSVC)捕获因头文件缺失导致的符号未定义,这往往是模块拆分不彻底的征兆 - 编写自定义 Clang-Tidy 检查器:当源文件
#include路径匹配"^src/(?!core|utils)/"但当前 target 名为core_.*时,报错“core 模块不得依赖业务层头文件” - CI 流程中强制运行
clang-tidy --checks="*,cppcoreguidelines-*" --header-filter="^include/.*\.h$" *.cpp,失败即阻断合并 - 注意:不要依赖
IWYU(Include What You Use)自动修复——它可能把std::string的依赖从改成,破坏 ABI 兼容性
// core_logging.ixx(C++20 module interface unit)
export module core_logging;
import std.core;
import std.memory;
export namespace core {
enum class log_level { debug, info, warning, error };
export class logger {
public:
explicit logger(std::string_view name);
void log(log_level level, std::string_view msg);
private:
struct impl;
std::unique_ptr pimpl_;
};
}
模块不是画在白板上的方框,是编译器拒绝链接时你看到的那行错误——undefined reference to 'core::logger::log(core::log_level, std::string_view)'。真正的边界,永远由链接器裁定,而不是架构图。










