ไลบรารีแบบมีเฉพาะส่วนหัวเทียบกับไลบรารีที่คอมไพล์แล้ว

ไลบรารี C++ มีอยู่สองรูปแบบ:

• มีเฉพาะส่วนหัว — มีการใช้งานอยู่ในส่วนหัว ผู้ใช้คอมไพล์ทุกอย่างเอง
• คอมไพล์แล้ว — มีไฟล์ต้นฉบับแยกต่างหากที่คอมไพล์เป็นไลบรารีแบบคงที่หรือแบบใช้ร่วมกัน

จุดแข็ง:

• ผสานรวมได้ง่าย — คัดลอกแล้วนำเข้า
• ไม่ต้องกำหนดค่าการสร้าง
• ทำงานได้กับคอมไพเลอร์และมาตรฐานต่าง ๆ
• คอมไพเลอร์สามารถแทรกฟังก์ชันได้อย่างเต็มที่

จุดอ่อน:

• ใช้เวลาคอมไพล์นาน — ผู้ใช้แต่ละรายต้องสร้างทุกอย่างใหม่
• ABI ขึ้นอยู่กับสิ่งที่ผู้ใช้ใช้คอมไพล์
• ผู้ใช้ทุกรายมองเห็นรายละเอียดการใช้งาน
• ทำให้ไบนารีมีขนาดใหญ่ขึ้น หากหน่วยแปลภาษาจำนวนมากใช้แม่แบบเดียวกัน

ไลบรารียอดนิยมจำนวนมากมีเฉพาะส่วนหัว:

• nlohmann/json
• spdlog (โหมดมีเฉพาะส่วนหัว)
• cxxopts
• Catch2 (รูปแบบมีเฉพาะส่วนหัว)

จุดแข็ง:

• ผู้ใช้ใช้เวลาคอมไพล์สั้น
• ซ่อนรายละเอียดการใช้งาน
• สร้างอินสแตนซ์ของแม่แบบเพียงครั้งเดียว
• แจกจ่ายเป็นไบนารีได้ โดยไม่ต้องเปิดเผยซอร์ส

จุดอ่อน:

• ความเข้ากันได้ของ ABI เปราะบาง
• การกำหนดค่าการสร้างระหว่างไลบรารีกับผู้ใช้ต้องตรงกัน
• การเชื่อมโยงแบบคงที่ทำให้ไบนารีมีขนาดใหญ่ ส่วนการเชื่อมโยงแบบใช้ร่วมกันต้องโหลดขณะทำงาน

รูปแบบที่คอมไพล์แล้วมีสองแบบ:

• แบบคงที่ (.a, .lib) — เชื่อมโยงเข้ากับโปรแกรมที่ทำงานได้ขณะสร้าง
• แบบใช้ร่วมกัน (.so, .dll, .dylib) — โหลดขณะทำงาน

แม่แบบไม่เหมาะกับการแจกจ่ายที่ไม่มีเฉพาะส่วนหัว — โค้ดทั่วไปจะถูกสร้างอินสแตนซ์แยกสำหรับผู้ใช้แต่ละราย ไลบรารีบางแห่งจึงมีแกนกลางที่ "ไม่ใช้แม่แบบ" อยู่ในไฟล์ .a ที่คอมไพล์แล้ว และมีส่วนหัวสำหรับแม่แบบขนาดเล็ก

ไลบรารีบางแห่งรองรับทั้งสองแบบ — โหมดไฟล์ส่วนหัวเดียวสำหรับการใช้งานอย่างรวดเร็ว และโหมดหลายไฟล์เพื่อให้สร้างได้เร็วขึ้น

หากไลบรารีที่มีเฉพาะส่วนหัวของคุณมีขนาดใหญ่ ส่วนหัวที่คอมไพล์ไว้ล่วงหน้า (PCH) สามารถเร่งการสร้างของผู้ใช้ได้อย่างมาก

มอดูลของ C++20 มีเป้าหมายที่จะมาแทนที่ส่วนหัว โดยช่วยให้การห่อหุ้มดีขึ้น สร้างได้เร็วขึ้น และพึ่งพาตัวประมวลผลก่อนคอมไพล์น้อยลง การนำมาใช้ยังค่อยเป็นค่อยไป เนื่องจากการรองรับของคอมไพเลอร์และเครื่องมือ

แนวทางอย่างรวดเร็ว:

• ไลบรารียูทิลิตีขนาดเล็ก → มีเฉพาะส่วนหัว
• ไลบรารีขนาดใหญ่ที่มีการใช้งานซับซ้อน → คอมไพล์แล้ว
• ไลบรารีที่ใช้แม่แบบอย่างมาก → มีเฉพาะส่วนหัวหรือแบบผสม

ไลบรารีที่มีเฉพาะส่วนหัวผสานรวมได้ง่าย แต่ทำให้การสร้างของผู้ใช้ช้าลง ไลบรารีที่คอมไพล์แล้วใช้งานได้เร็วกว่า แต่แจกจ่ายได้ยุ่งยากกว่า แม่แบบเหมาะกับรูปแบบมีเฉพาะส่วนหัว ส่วนการใช้งานขนาดใหญ่เหมาะกับรูปแบบคอมไพล์แล้ว มอดูล C++20 อาจมาแทนที่ส่วนหัวในอนาคต