Как создать слабую связь между частями проекта?

Нет, шаблона проектирования для таких проектов не существует.

Шаблоны проектирования не являются целью.

Итак, позвольте мне сделать несколько догадок прямо:

• вам нужен легкий код (потому что иначе вы бы использовали Java, верно)
• вам нужен поддерживаемый код (потому что в противном случае спагетти будут в порядке)
• вам нужен идиоматический код

Вот что я бы сделал:

• объявить классы в отдельных заголовках
• используйте форвардные определения, чтобы уменьшить связанность заголовков
• переместить реализации в соответствующие исходные файлы

• держите нежелательные зависимости реализации вне файла заголовка. При желании используйте здесь идиому Pimpl.

  например если вы используете библиотеку X для реализации Y::frobnicate, не включайте libX.h в свой Y.h. Вместо этого включите его только в Y.cpp.

  Если вы обнаружите, что вам нужно объявление члена класса, которое потребует libX.h в заголовке, используйте идиому Pimpl.

Не знаю, что еще можно здесь хотеть :)

Возможно, если вам нужны «интерфейсы», рассмотрите возможность использования шаблонной композиции. Политика, стратегия, государственные модели. Например. Вместо

    #include <set>

    struct ISensors {
        virtual int get(int id) const = 0;
        virtual int set(int id, int newval) const = 0;
        virtual std::set<int> sensors() const = 0;
    };

    class Drive {
        void update();
        Drive(ISensors &sensors);

      private:
        ISensors &sensors;
    };

Вы могли бы рассмотреть

template <typename Sensors>
class Drive {
    void update();
    Drive(Sensors &sensors);

  private:
    Sensors &sensors;
};

Это дает вам свободу реализовать Sensors любым способом, который компилируется статически. «Ограничение» заключается в том, что внедрение зависимостей должно быть статически определено/типизировано. Преимущество заключается в максимальной гибкости и нулевых накладных расходах: например. у вас не может быть шаблонов виртуальных функций-членов, но вы можете использовать это как политику Sensors:

struct TestSensors {
    int get(int)      { return 9;  } 
    int set(int, int) { return -9; } 

    template<typename OutputIterator>
    OutputIterator sensors(OutputIterator out) const {
        int available[] = { 7, 8, 13, 21 };
        return std::copy(std::begin(available), std::end(available), out);
    }
};

using TestDrive = Drive<TestSensors>;