C++ 中的存取控制（Access Control）

十年一梦实验室

于 2025-03-12 17:27:34 发布

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文章标签： c++ 开发语言

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C++ 中的存取控制（Access Control）

存取控制（Access Control）是 C++ 中面向对象编程的一个核心原则，用于实现数据封装（Encapsulation）。通过控制类成员的访问权限，可以隐藏实现细节，保护数据完整性，并提供清晰的接口供外部使用。以下将参考你提供的内容，详细讲解存取控制的定义、实现方式及相关建议。

定义

存取控制通过将数据成员设置为私有（private），并提供公共的存取函数（accessor 和 mutator）来访问或修改这些数据成员。这种方法也被称为 Getter 和 Setter 模式：

数据成员私有化：将类的所有数据成员声明为 private，防止外部直接访问。
存取函数：
- 取值函数（Getter）：用于获取私有数据成员的值，通常命名为 foo()。
- 赋值函数（Setter）：用于修改私有数据成员的值，通常命名为 set_foo()。

存取函数通常定义为内联函数（inline），直接在头文件中实现，以提高性能并减少函数调用的开销。

示例代码

以下是一个简单的示例，展示如何实现存取控制：

// Number.h
#ifndef NUMBER_H
#define NUMBER_H

class Number {
private:
    int value_;  // 私有数据成员，习惯加下划线后缀

public:
    // 构造函数
    Number(int v) : value_(v) {}

    // 内联取值函数（Getter）
    inline int value() const { return value_; }

    // 内联赋值函数（Setter）
    inline void set_value(int v) { value_ = v; }
};

#endif

// main.cpp
#include <iostream>
#include "Number.h"

int main() {
    Number num(42);
    std::cout << "Initial value: " << num.value() << std::endl;  // 调用 Getter
    num.set_value(100);  // 调用 Setter
    std::cout << "New value: " << num.value() << std::endl;
    // num.value_ = 10;  // 错误：value_ 是私有的，无法直接访问
    return 0;
}

输出：
```
Initial value: 42
New value: 100
```

代码分析

value_：
- 声明为 private，外部无法直接访问（如 num.value_ 会导致编译错误）。
- 命名上加下划线后缀（_）是常见约定，表示它是私有成员。
value()：
- 取值函数，返回 value_ 的值。
- 使用 const 修饰，确保函数不会修改对象状态。
- 定义为 inline，在头文件中内联实现。
set_value()：
- 赋值函数，修改 value_ 的值。
- 同样定义为 inline。

实现方式与建议

数据成员私有化
- 将所有数据成员设置为 private，这是封装的基础。
- 私有化防止外部代码直接修改数据，避免意外破坏对象状态。
- 命名约定：
  - 数据成员通常加后缀（如 foo_）或前缀（如 m_foo），以区分私有成员和存取函数名。
  - 示例：value_ 与 value() 对应。
提供存取函数
- Getter：命名为数据成员的名称（如 foo()），返回数据值。
  - 通常为 const 函数，确保只读。
- Setter：命名为 set_ 加数据成员名称（如 set_foo()），修改数据值。
  - 可以添加参数验证逻辑，确保数据有效性。
- 示例扩展（带验证）：
```
class Number {
private:
    int value_;
public:
    inline int value() const { return value_; }
    inline void set_value(int v) {
        if (v >= 0) value_ = v;  // 验��：只接受非负值
    }
};
```

内联定义

存取函数通常是短小的，直接在头文件中定义为 inline，避免函数调用开销。

在类定义内声明并实现时，自动具有 inline 属性。例如：

class Number {
private:
    int value_;
public:
    int value() const { return value_; }  // 自动内联
    void set_value(int v) { value_ = v; }  // 自动内联
};

优点

封装性
- 隐藏数据实现细节，外部只能通过存取函数访问，保护数据完整性。
灵活性
- 可以在存取函数中添加逻辑（如验证、日志），无需更改调用代码。
- 示例：set_value() 可以限制输入范围。
一致性
- 提供统一的接口，便于维护和扩展。

与继承的关系

访问权限：
- private 成员在派生类中不可直接访问，但可以通过基类的存取函数间接访问。
- 如果需要派生类访问基类数据，可以将数据设为 protected，但仍建议通过存取函数控制。

示例：

class Base {
private:
    int value_;
public:
    int value() const { return value_; }
    void set_value(int v) { value_ = v; }
};

class Derived : public Base {
public:
    void print() {
        std::cout << value() << std::endl;  // 通过 Getter 访问
    }
};

与函数命名的关系

命名规范：
- 存取函数的命名应简洁明了，遵循一致的规则。
- Getter 通常直接使用成员名（如 foo()），Setter 使用 set_ 前缀（如 set_foo()）。
- 这种命名方式与函数命名规则（如动词开头）有所区别，专为存取控制设计。
一致性：
- 如果项目中大量使用存取函数，应在整个代码库中保持统一的命名风格。