C++_封装

C++的封装是面向对象编程（OOP）的三大核心特性之一（另外两个是继承和多态）。它是一种将数据（属性）和操作数据的方法（行为）捆绑在一起，并对外部隐藏内部实现细节的机制。

简单来说，封装就是“包装”和“隐藏”。
封装的核心思想

数据隐藏 (Data Hiding)：将对象的内部数据（成员变量）保护起来，不直接暴露给外部。
接口访问 (Interface Access)：提供公共的接口（成员函数）来访问和修改这些数据。外部代码只能通过这些接口与对象交互。

如何实现封装？

在C++中，主要通过访问修饰符 (Access Specifiers) 来实现封装：

private:
    成员（变量或函数）只能被该类的成员函数和友元函数/类访问。
    外部代码无法直接访问 private 成员。
    这是实现数据隐藏的关键。
public:
    成员可以被任何代码（类内部、类外部、其他函数）访问。
    通常将接口函数（如 getter 和 setter）声明为 public。
protected:
    成员可以被该类的成员函数、友元函数/类以及**派生类（子类）**的成员函数访问。
    主要在继承中使用。

默认情况下，class 中的成员是 private 的，而 struct 中的成员是 public 的。

封装的优点

提高安全性：
    防止外部代码随意修改对象的内部状态。
    可以在 setter 函数中加入数据验证逻辑，确保数据的有效性。
增强可维护性：
    内部实现可以自由修改，只要公共接口不变，就不会影响使用该类的外部代码。
    降低了代码的耦合度。
简化使用：
    用户只需关注类提供的公共接口，无需了解复杂的内部实现细节。
    提高了代码的可读性和易用性。
实现信息隐藏：
    将实现细节隐藏起来，只暴露必要的功能。

示例代码

#include <iostream>
#include <string>

class BankAccount {
private:
    std::string owner;     // 私有成员变量，外部无法直接访问
    double balance;        // 私有成员变量

public:
    // 构造函数
    BankAccount(const std::string& name, double initialBalance) 
        : owner(name), balance(initialBalance >= 0 ? initialBalance : 0) {
        std::cout << "账户 " << owner << " 创建，余额: " << balance << std::endl;
    }

    // Getter 函数 - 获取数据
    std::string getOwner() const {
        return owner;
    }

    double getBalance() const {
        return balance;
    }

    // Setter 函数 - 修改数据（带验证）
    void setOwner(const std::string& newOwner) {
        if (!newOwner.empty()) {
            owner = newOwner;
            std::cout << "账户所有者已更新为: " << owner << std::endl;
        } else {
            std::cout << "错误：所有者姓名不能为空！" << std::endl;
        }
    }

    // 存款
    void deposit(double amount) {
        if (amount > 0) {
            balance += amount;
            std::cout << "存款成功: +" << amount << "，当前余额: " << balance << std::endl;
        } else {
            std::cout << "错误：存款金额必须大于0！" << std::endl;
        }
    }

    // 取款
    void withdraw(double amount) {
        if (amount > 0 && amount <= balance) {
            balance -= amount;
            std::cout << "取款成功: -" << amount << "，当前余额: " << balance << std::endl;
        } else if (amount > balance) {
            std::cout << "错误：余额不足！" << std::endl;
        } else {
            std::cout << "错误：取款金额必须大于0！" << std::endl;
        }
    }
};

int main() {
    // 创建一个银行账户对象
    BankAccount account("张三", 1000.0);

    // 通过公共接口访问和操作数据
    std::cout << "所有者: " << account.getOwner() << std::endl;
    std::cout << "余额: " << account.getBalance() << std::endl;

    account.deposit(500.0);
    account.withdraw(200.0);

    // account.balance = 10000; // 错误！balance 是 private 的，无法直接访问

    account.setOwner("李四"); // 通过 setter 修改

    return 0;
}

关键点总结

private 成员是封装的核心，它们代表了对象的内部状态。
public 成员函数是与外界沟通的唯一渠道。
良好的封装意味着尽量减少 public 数据成员，多使用 private 数据成员和 public 成员函数。
构造函数和析构函数也是封装的一部分，它们负责对象的初始化和清理。

总而言之，C++的封装通过访问控制，将对象的实现细节与使用者隔离，提高了程序的安全性、可维护性和可重用性。它是构建健壮、可靠软件系统的重要基础。