建议:使类和成员的可访问性最小化。

本文介绍了如何通过正确使用访问控制机制实现模块之间的信息隐藏。详细解释了不同访问级别的概念及其应用,强调了私有成员的重要性,并给出了降低成员访问级别的具体建议。

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要区别设计良好的模块与设计不好的模块,最重要的的因素在于,这个模块对于外部的其他模块而言,是否隐藏其内部数据和其他实现细节。设计良好的模块会隐藏所有的实现细节,把它的API与它的实现清晰地隔离开来。然后,模块之间只通过他们的API进行通信,一个模块不需要知道其他模块的内部工作情况。这个概念被称为信息隐藏(information hiding)或封装(encapsulation),是设计模式的基本原则之一。

Java程序设计语言提供了许多机制(facility)来协助信息隐藏。访问控制(access control)机制决定了类、接口和成员的可访问性(accessibility)。实体的可访问性是由该实体声明所在的位置,以及该实体声明中出现的访问修饰符(private、protected和public)共同决定的。正确的使用这些修饰符对于实现信息隐藏是非常关键的。

第一规则很简单:尽可能地使每个类或者成员不被外界访问。换句话说,应该使用与你正在编写的软件对应功能相一致的、尽可能最小的访问级别。

对于顶层的(非嵌套的)类和接口,只有两种可能的访问级别:包级私有的(package-private)和公有的(public)。如果你用public修饰符声明了顶层类或者接口,那他就是公有的;否则,他将是包级私有的。如果类或者接口能够被做成包级私有的,他就应该被做成包级私有的。通过把类或者接口做成包级私有,它实际上成了这个包的实现的一部分,而不是该包导出的API的一部分,在以后的发型版本中,可以对它进行修改、替换或者删除,而无需担心会影响到现有的客户端程序。如果你把它做成公有的,你就有责任永远支持它,以保持他们的兼容性。

如果一个包级私有的顶层类(或者接口)只是在某一个类的内部被用到,应该考虑使他成为唯一使用它的那个类的私有嵌套类。这样可以将他的可访问范围从包中所有类缩小到了使用他的那个类。然而,降低不必要公有类的可访问性,比降低包级私有的顶层类的更重要的多:因为公有类是包的API的一部分,而包级私有的顶层类则已经是这个包的实现的一部分。

对于成员(域、方法、嵌套类和嵌套接口)有四种可能访问级别,下面按照可访问性的递增顺序罗列出来:

  • 私有的(private)—— 只有在声明该成员的顶层类内部才可以访问这个成员。
  • 包级私有的(package-private)—— 声明该成员的包内部的任何类都可以访问这个成员。从技术上讲,它被称为“缺省(default)访问级别”,如果没有为成员指定访问修饰符,就采用这个访问级别。
  • 受保护的(protected)—— 声明该成员的类的子类可以访问这个成员(但有一些限制),并且,声明该成员的包内部的任何类也可以访问这个成员。
  • 公有的(public)—— 在任何地方都可以访问该成员。

实例域绝不能是公有的。如果域是非final,或者是一个指向可变对象的final引用,那么一旦使这个域成为公有的,就放弃了对存储在这个域中的值进行限制的能力;这意味着,你也放弃了强制这个域不可变的能力。同时,当这个域被修改的时候,你也失去了对他采取任何行动的能力。因此,包含公有可变域的类并不是线程安全的。近视域是final的,并且引用不可变的对象,当把这个域变成公有的时候,也就放弃了“切换到一种新的内部数据表示法”的灵活性。

同样地建议也适用于静态域,只是有一种例外情况。假设常量构成了类提供的整个抽象中的一部分,可以通过公有的静态final域来暴露这些常量。按照惯例,这种域的名称由大写字母组成,单词之间用下划线隔开。很重要的一点是,这些域要么包含基本类型的值,要么包含指向不可变的对象的引用。如果final域包含可变对象的引用,它便具有非final域的所有缺点。虽然引用本身不能被修改,但是他所引用的对象却可以被修改——者会导致灾难性的后果。

注意,长度非零的数组总是可变的,所以,类具有共有的静态final数组域,或者返回这种域的访问方法,这几乎总是错误的。如果类具有这样的域或者访问方法,客户端将能够修改数组中的内容,这是安全漏洞额一个常见根源:

// Potential security hole!

public static final Thing[] VALUES = { ... };

要注意,许多IDE会产生返回指向私有数组域的引用的访问方法,这样就会产生这个问题。修正这个问题有两种方法。可以使共有数组变成私有的,并增加一个公有的不可变列表:

private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { ... };

public static final List<Thing> VALUES = Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(PRIVATE_VALUES));

另一种方法是,可以使数组变成私有的,并添加一个公有方法,它返回私有数组的一个备份:

private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { .... };

public static final Thing[] values() {

return PRIVATE_VALUES.clone();

}

总而言之,你应该始终尽可能地降低可访问性。你在仔细地设计了一个最小的公有API之后,应该防止把任何散乱的类、接口和成员变成API的一部分。除了公有静态final域的特殊情形之外,公有类都不应该包含公有域。并且要确保公有静态final域所引用的对象都是不可变的。

<think>我们正在讨论如何访问C++成员变量成员函数。根据之前的引用C++最佳实践,访问成员主要有两种方式:通过公共成员函数(getter/setter)直接访问(当成员是public时)。此外,我们还讨论了静态成员非静态成员的访问差异。核心要点:1.对于私有成员(private),必须通过的公共成员函数来访问(即gettersetter方法)[^1][^2]。2.对于公共成员(public),可以直接访问,但这不是推荐的做法,因为它破坏了封装性[^2]。3.静态成员(static)属于本身,可以通过名直接访问(如果public)或通过静态成员函数访问;非静态成员则必须通过的实例(对象)来访问[^3]。因此,我们将从以下几个方面展开:1.访问私有成员:通过公共成员函数(getter/setter)2.访问公共成员:直接访问(不推荐,但可行)3.静态成员与非静态成员的访问方式4.在内部访问成员:直接使用成员名(或通过this指针)同时,我们会强调最佳实践:封装(使用getter/setter)并避免直接暴露数据成员。下面我们详细说明。</think>### C++ 访问成员变量与成员函数指南 在 C++ 中访问成员需要遵循严格的访问控制规则,以下是主要方法最佳实践: #### 一、访问成员变量 1. **直接访问(仅限 public 成员)** ```cpp class Point { public: int x; // public 成员变量 }; Point p; p.x = 10; // 直接访问 ✅ ``` 2. **通过成员函数访问(推荐方式)** ```cpp class Circle { private: double radius; // private 成员变量 public: // Getter 方法 double getRadius() const { return radius; } // Setter 方法 void setRadius(double r) { if(r > 0) radius = r; // 可添加验证逻辑 } }; Circle c; c.setRadius(5.0); // 设置值 ✅ double r = c.getRadius(); // 获取值 ✅ ``` **最佳实践**:优先使用 getter/setter 方法访问私有成员[^2] #### 二、访问成员函数 1. **访问 public 成员函数** ```cpp class Calculator { public: int add(int a, int b) { return a + b; } }; Calculator calc; int result = calc.add(3, 5); // 直接调用 ✅ ``` 2. **访问 private 成员函数** ```cpp class SecuritySystem { private: void logAccess() { /* 记录访问日志 */ } // private 函数 public: void authenticate() { logAccess(); // 内公共函数调用私有函数 ✅ } }; SecuritySystem sys; sys.authenticate(); // 间接调用私有函数 ``` #### 三、特殊成员访问 1. **访问静态成员** ```cpp class Counter { public: static int count; // 静态成员变量 static void increment() { count++; } // 静态成员函数 }; int Counter::count = 0; // 外初始化 // 访问方式 Counter::increment(); // 名直接访问 ✅ Counter c; c.increment(); // 通过对象访问 ✅ ``` 2. **this 指针访问** ```cpp class Player { int score; public: void addPoints(int points) { this->score += points; // 通过 this 指针访问成员 ✅ } }; ``` #### 四、访问规则总结 | 访问方式 | public 成员 | private 成员 | protected 成员 | |----------------|------------|-------------|---------------| | **内部** | 直接访问 ✅ | 直接访问 ✅ | 直接访问 ✅ | | **外部** | 直接访问 ✅ | 通过函数访问 ✅ | 派生访问 ✅ | | **派生** | 直接访问 ✅ | 不可访问 ❌ | 直接访问 ✅ | **关键原则**: 1. 始终将数据成员声明为 `private`(封装性原则)[^2] 2. 通过公共接口(getter/setter)访问私有成员 3. 静态成员函数只能访问静态数据成员[^3] 4. 成员函数可通过 `this` 指针访问当前对象成员 #### 五、错误示例 ```cpp class BankAccount { private: double balance; }; BankAccount acc; acc.balance = 1000; // 错误!无法直接访问 private 成员 ❌ ``` > 💡 **最佳实践建议** > - 使用 `const` 成员函数保证不修改对象状态: > `double getBalance() const { return balance; }` > - 对于频繁访问的简单成员,可考虑 `inline` 函数优化 > - 遵循**最小权限原则**:仅公开必要的访问接口 --- ### 相关问题 1. 如何在 C++ 中安全地暴露的私有成员给特定函数? 2. 静态成员函数访问非静态成员时会遇到什么问题?[^3] 3. 现代 C++ 中属性(attribute)声明如何简化成员访问? 4. 如何通过友元(friend)机制实现受控的成员访问?
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