Librerie header-only e compilate a confronto

Le librerie C++ si presentano in due forme:

• Header-only — l'implementazione si trova negli header; il consumer compila tutto
• Compilate — file sorgente separati vengono compilati in una libreria statica o condivisa

Punti di forza:

• Integrazione immediata: basta copiare e includere
• Nessuna configurazione della build
• Funzionano con compilatori e standard diversi
• Il compilatore può effettuare l'inlining in modo aggressivo

Punti deboli:

• Tempi di compilazione lunghi: ogni consumer ricompila tutto
• L'ABI dipende da come compila il consumer
• L'implementazione è visibile a tutti i consumer
• Le dimensioni del binario aumentano se molte TU utilizzano gli stessi template

Molte librerie diffuse sono header-only:

• nlohmann/json
• spdlog (modalità header-only)
• cxxopts
• Catch2 (variante header-only)

Punti di forza:

• Tempi di compilazione ridotti per i consumer
• Dettagli dell'implementazione nascosti
• Una sola istanziazione dei template
• Possibilità di distribuire un binario, senza divulgare il sorgente

Punti deboli:

• La compatibilità ABI è fragile
• La configurazione della build deve corrispondere tra libreria e consumer
• Il linking statico ingrandisce i binari; il linking dinamico richiede il caricamento a runtime

Due forme di librerie compilate:

• Statiche (.a, .lib) — collegate all'eseguibile durante la build
• Condivise (.so, .dll, .dylib) — caricate a runtime

I template rendono difficile una distribuzione non header-only: il codice generico viene istanziato per ogni consumer. Alcune librerie forniscono un core «non templated» in un file .a compilato e gli header per i template più sottili.

Alcune librerie supportano entrambe le modalità: la modalità single-header per un utilizzo rapido e la modalità multi-file per build più veloci.

Se la libreria header-only è grande, gli header precompilati (PCH) possono velocizzare significativamente le build dei consumer.

I moduli C++20 promettono di sostituire gli header: migliore incapsulamento, build più veloci e minore dipendenza dal preprocessor. L'adozione è graduale a causa del supporto ancora incompleto di compilatori e strumenti.

Guida rapida:

• Librerie di utilità piccole → header-only
• Librerie grandi con un'implementazione significativa → compilate
• Librerie con molti template → header-only o ibride

Qual è il principale svantaggio delle librerie header-only per i consumer?

Le librerie header-only sono facili da integrare, ma rallentano le build dei consumer. Le librerie compilate sono più rapide da utilizzare, ma più complesse da distribuire. I template favoriscono le librerie header-only; le implementazioni grandi favoriscono quelle compilate. In futuro i moduli C++20 potrebbero sostituire gli header.