类中私有成员的用途

Question

在面向对象编程中，类/结构的私有/受保护成员的目的是什么？让所有成员公开有什么坏处？

Answer 1

封装。即隐藏类数据的实现。这允许您稍后更改它，而不会破坏所有客户端代码。例如，如果您

class MyClass {
    public int foo;
}

的客户可能会像现在这样编写代码，

MyClass bar = new MyClass();
bar.foo++;

如果您意识到 foo 实际上应该是 double 而不是 int，那么您会更改它：

class MyClass {
    public double foo;
}

客户端代码无法编译:-(

并且 接口，内部（私有部分）的更改甚至可能包括将成员变量转换为计算，反之亦然：（

class Person {
    public String getName();
    public String getStreetAddress();
    public String getZipCode();
    public String getCountryCode();
    public int hashCode();
}

为了简单起见，使用 String 属性 - 在现实世界的设计中，其中一些可能应该拥有自己的属性类型。）

通过这种设计，您可以自由地在内部引入一个 Address 属性，其中包含街道地址、邮政编码和国家/地区代码，并重写您的访问器以使用此私有成员的字段，而您的客户不会注意到任何事情，

您还可以自由决定是否每次都计算哈希码，或者将其缓存到私有变量中以提高性能，但是，如果该缓存字段是公共的，则任何人都可以更改它。可能会破坏哈希映射行为并引入微妙的错误。因此，封装是保证对象内部状态一致性的关键。例如，在上面的示例中，您的设置者可以轻松验证邮政编码和国家/地区代码，以防止设置无效值。您甚至可以确保邮政编码格式对于实际国家/地区有效，即确保跨越多个属性的有效性标准。通过精心设计的界面，您可以通过例如仅提供一个 setter 来同时设置两个属性来强制执行此绑定：

    public void setCountryCodeAndZip(String countryCode, String zipCode);

但是，对于公共字段，您根本没有这些选择。

私有字段的一个特殊用例是不可变对象；这在 Java 等中很常见，例如 String 和 BigDecimal。这些类根本没有公共设置器，这保证了它们的对象一旦创建就不会改变它们的状态。这可以实现大量性能优化，并使其更易于在多线程程序、ORM 等中使用。

Answer 2

您可能想阅读维基百科上的信息隐藏主题。

本质上，私有成员允许类向外部消费者隐藏其实现细节。这允许类更好地控制其数据和行为的表达方式，并允许消费者不知道与课程的主要目的无关。

隐藏实现细节可以防止类外部的代码建立对这些细节的依赖关系，从而提高程序的可维护性。这使得实现能够独立于外部消费者而改变——同时降低破坏现有行为的风险。当私有实现细节公开时，如果不破坏依赖于这些细节的类的使用者，就无法更改它们。

私有成员还允许类保护其实现免受外部滥用。通常，类的状态具有内部依赖关系，这些依赖关系定义状态何时有效以及何时无效。我们可以认为控制状态信息有效性的规则是不变的 - 这意味着该类始终期望它们为真。暴露私有细节，允许外部代码以可能违反不变量的方式修改此状态，从而损害类的有效性（和行为）。

信息隐藏的另一个好处是，它减少了类的使用者为了与类正确交互而必须理解的表面积。简化通常是一件好事。它允许消费者专注于理解公共接口，而不是类如何实现其功能。

Answer 3

此 第 7.4 节：保护您的隐私部分中有很好的解释="http://www.intap.net/%7Edrw/cpp/index.htm" rel="nofollow noreferrer">在线 C++ 教程。

为什么要费心这些东西？

说明符允许一个类非常
复杂，有很多成员函数
和数据成员，同时具有
简单的公共接口
类可以使用。一个类有两个
一百个数据成员和一百个
成员函数可以很
写起来复杂；但如果有
只有三四个公众成员
功能，其余都是
私人的，某人很容易
了解如何使用该类。他只
需要了解如何使用小
少数公共职能，以及
不需要理会这两个人
一百个数据成员，因为他不是
允许访问此数据。他可以
只能通过以下方式访问私有数据
类的公共接口。没有一个
怀疑，在一个小程序中，使用这些
说明符可能看起来没有必要。
不过，他们还是值得理解的
如果你打算做任何节目
尺寸合理（超过一对
百行）。总体来说还是不错的
练习将数据成员设为私有。
必须调用的成员函数
从课外应该是
公共和成员函数是
仅从班级内部调用
（也称为“辅助函数”）
也许应该是私人的。这些
说明符在以下情况下特别有用
涉及多个项目的大型项目
程序员。

上面的解释解释了使用 private 如何简化学习曲线。下面是一个解释“代码破坏”方面的示例：

这是一个类ParameterIO，它读取和写入整数参数向量

class ParameterIO
{
public:
    // Main member
    vector<int> *Params;
    string param_path;

    // Generate path
    void GeneratePath()
    {       
        char szPath[MAX_PATH];
        sprintf(szPath,"params_%d.dat",Params->size());
        param_path = szPath;
    }

    // Write to file
    void WriteParams()
    {
        assert_this(!Params->empty(),"Parameter vector is empty!");
        ofstream fout(param_path.c_str());
        assert_this(!fout.fail(),"Unable to open file for writing ...");
        copy(Params->begin(),Params->end(),ostream_iterator<int>(fout,"\n"));
        fout.close();
    }

    // Read parameters
    void ReadParams(const size_t Param_Size)
    {
        // Get the path
        Params->resize(Param_Size);
        GeneratePath();
        // Read
        ifstream fin(param_path.c_str());
        assert_this(!fin.fail(),"Unable to open file for reading ...");
        // Temporary integer
        for(size_t i = 0; i < Params->size() && !fin.eof() ; ++i) fin>>(*Params)[i];
        fin.close();
    }

    // Constructor
    ParameterIO(vector<int> * params):Params(params)
    {
        GeneratePath();
    }

    // Destructor
    ~ParameterIO()
    {
    }      

    // Assert
    void assert_this(const bool assertion, string msg)
    {
        if(assertion == false) 
        {
            cout<<msg<<endl;
            exit(1);
        }
    }
};

以下代码破坏了该类：

const size_t len = 20;
vector<int> dummy(len);
for(size_t i = 0; i < len; ++i) dummy[i] = static_cast<int>(i);
ParameterIO writer(&dummy);

// ParameterIO breaks here!
// param_path should be private because 
    // the design of ParameterIO requires a standardized path
writer.param_path = "my_cool_path.dat";
// Write parameters to custom path
writer.WriteParams();

vector<int> dunce;
ParameterIO reader(&dunce);
// There is no such file!
reader.ReadParams(len);

Answer 4

打个比方，将私人成员暴露为公众就像在汽车仪表板上有一个选项，可以让您调整发动机油压。

汽车应该在内部（私下）管理它，并且应该防止用户直接弄乱它（

Answer 5

这实际上取决于你的意识形态。这个想法是隐藏由于某种原因不应公开的信息。

如果您有一个想要在线发布的库，很多人都会下载它，有些人可能会在他们的代码中使用它。如果您将公共 API 保持在最低限度并隐藏实现细节，那么当您遇到错误或想要改进代码时，更新它就不会那么困难。

另外，例如，在 Java 中，您无法在不更改成员变量可见性的情况下限制对成员变量的访问，因此您经常会发现自己过早地创建了 getter 和 setter，并将变量本身设置为私有或受保护。例如，在 Python 中，这个问题就不存在，因为您可以使 getter 和 setter 的行为类似于直接访问的变量（在那里它们被称为属性）。

最后，有时您需要拥有需要一致状态的方法才能发挥作用，但如果直接访问则会导致问题。

经验法则是：如果你公开某些东西，就会有人使用它。大多数情况下，他们会出于错误的原因使用它（即不是您想要的使用方式）。在这种情况下，信息隐藏相当于武器柜上的儿童锁。

Answer 6

要添加到 Peter 的答案中，假设您的类存储了一个名称，并且您希望将其从使用单个名称字符串更改为使用名字字符串和姓氏字符串。如果您的成员是公共的，其他类可能会直接读取（或写入）名称变量，并且当该变量消失时会中断。

更不用说您可能根本不希望其他类能够编辑您的成员。

Answer 7

有时您不想向所有人透露私人信息。例如，您不想让公众知道您的年龄，但您可能想告诉人们您是否已超过 25 岁。

Answer 8

人体拥有内脏器官的目的是什么？把所有器官都放在外面有什么坏处？

确切地！

简短的答案是：因为你需要它们，所以你不能没有它们，你不能将它们暴露给每个人来修改和使用它们，因为这可能会杀了你（导致你的类无法正常运行）。

Answer 9

完全没有坏处，具体取决于班级的观众和消费。让我再重复一遍，以便大家理解。

没有什么坏处，具体取决于课堂的观众和消费。

对于许多一两个人需要一个月左右的小项目来说，完美地记录所有私人和公共定义可能会大大增加工作量。然而，在大型项目中，可能有多个团队，并且团队在地理位置上并不在一起，从一开始就正确设计所有公共接口可以大大增加项目整体成功的可能性。

因此，在开始回答这个问题之前，您确实必须先了解一堂课将如何使用以及由谁使用。同样，软件开发生命周期有多长？是几个月吗？年？几十年？除了你之外还会有其他人使用该课程吗？

类越“公共”（即消费和使用该类的人越多），确定一个可靠的公共接口并坚持下去就越重要。

Answer 10

一个简短的示例：您可能需要确保该值的某些条件。在这种情况下，直接设置它可能会破坏这种情况。

很多人争论“你可能不希望每个人都读它”，但我认为设置值的约束是一个更有用的例子。