五章节类隐藏实现.ppt
第五章 类:隐藏实现,面向对象程序设计（C+）,5.2 隐藏实现：例,内部电路（实现）有不同； 但操作界面(接口)总是相同的。,5.2 隐藏实现：必要性,让库的使用者远离一些他们不需要知道的内部实现； 允许库的设计者改变内部实现，而不必担心对客户程序员造成什么影响。,5.2 隐藏实现：原则,Public: turn_on(); turn_off(); volume_up(); volume_down(); change_channel();,private: change_red(); change_blue(); change_green(); ,boundary,将类的功能描述部分作为共有部分接口提供给用户； 将数据的内部表示、功能的内部实现作为私有部分 隐藏起来。,5.2.1 C+的访问控制,Public / private /protected Public: 公有成员，其后声明的所有成员可以被 所有的人访问。 Private:私有成员，除了该类型的创建者和类的 内部成员函数之外，任何人不能访问。 Protected:保护成员，与Private基本相同，区别 是继承的结构可以访问Protected成员，但不可 以访问Private 成员。,int main() B b; b.i = 1; / OK, public /! b.j = '1' / illegal, /! b.f = 1.0; / illegal, b.func(); / OK,public /:,注：protected修饰符将在后续章节解释,设置访问控制,struct B private: char j; float f; public: int i; void func(); ; void B:func() B tempb; tempb.j=a;/ OK i = 0; j = '0' f = 0.0; ;,OOP的观点,访问控制在库的设计者(实现者)和库的使用者之 间划了一道明显的界线； j和f 需要保护；i和func()可以公开 若试图访问一个私有成员，就会产生一个编译 时错误。,5.2.2 友元,友元：显示地声明哪些人“可以访问我的私有实现 部分”。表明的是一种“信任”的关系。,struct Cfather friend struct CMother; / 赋予CMother访问 / Cfather的salary的权利 private: long salary; ; ； struct CMother priavte: void inspect() Cfather obj_TaDie(8000); cout“月收入:” obj_TaDie.salary; ;,说明,友元不是类的成员，只是一个声明。 友元可以是外部全局函数、类或类的成员函数； 友元是一个“特权”函数，破坏了封装。当类的实 现发生变化后，友元也要跟着变动。,例：友元,/ Friend allows special access / Declaration struct X; / 不完全的类型说明 struct Y void f(X*); ; struct X / Definition private: int i; public: void initialize(); friend void g(X*, int); / 全局函数友元 friend struct Z; / 类友元 friend void Y:f(X*); / 成员函数友元,friend void h(); / 全局函数友元 ; void X:initialize() i = 0; / 类X的初始化函数 void g(X* x, int i) x-i = i; / 访问X的私有成员i void Y:f(X* x) x-i = 47; / 访问X的私有成员i ,void h() X x; x.i = 100; /直接访问私有成员 int main() X x; Z z; z.g( /:,struct Z private: int j; public: void initialize(); void g(X* x); ; void Z:initialize() j = 99; void Z:g(X* x) x-i += j; ,OOP的视点,友员不是OOP的特征，破坏了封装性，这也是C+不是“纯”面向对象语言的原因之一。,5.2.3 从struct到class,封装：数据成员+ 成员函数 抽象数据类型 访问控制：接口与实现的分离 C的struct + 封装 + 访问控制= 类(Class),思考： CStash和CStack中，哪些成员应该设置为私有的？ 哪些成员应该设置为公有的？,例1: 带访问控制的类Stash,class Stash private: int size; / Size of each space int quantity; / Number of storage spaces int next; / Next empty space unsigned char* storage; void inflate(int increase); public: void initialize(int size); void cleanup(); int add(void* element); void* fetch(int index); int count(); ;,例2:有访问控制的类 Stack,#ifndef STACK2_H #define STACK2_H class Stack struct Link / 私有的 void* data; Link* next; void initialize(void* dat, Link* nxt); * head; public: void initialize(); void push(void* dat); void* peek(); void* pop(); void cleanup(); ; #endif / STACK2_H /:,5.2.3.1 Class和Struct的区别,class X int i； / 私有成员 int y; / 私有成员 void f(); / 私有成员 ,class的成员默认为Private; struct的成员默认为Public.,struct X int i； / 公有成员 int y; / 公有成员 void f(); / 公有成员 ,5.2.4 访问控制的一个陷阱,返回private数据成员的非const引用： 当类的public成员函数f返回对该类private成员m的非const引用时，如果f的调用作为赋值语句的左值，则访问控制不起作用，对象的使用者可以直接存取m的值。 称这种情形为访问控制的“陷阱”。,class X private : int i; public: int / 此时i的值为-20； ,例1,例2,class Time public: Time( int = 0, int = 0, int = 0 ); void setTime( int, int, int ); int getHour(); int ,#include “time4.h“ #include Time:Time( int hr, int min, int sec ) setTime( hr, min, sec ); void Time:setTime( int h, int m, int s ) hour = ( h = 0 ,/ Fig. 6.11: time4.cpp,/ 极其危险的做法: / Returning a reference to a private data member. int / DANGEROUS reference return ,#include #include “time4.h“ int main() Time t; int ,/ Fig. 6.11: fig06_11.cpp,cout “Hour before modification: “ hourRef; hourRef = 30; / modification with invalid value cout “nHour after modification: “ t.getHour(); / Dangerous: Function call that returns / a reference can be used as an lvalue! t.badSetHour(12) = 74; cout “badSetHour as an lvalue, Hour: “ t.getHour() “n*“ endl; return 0; ,20 30 74,如何填补这个陷阱? 利用const!,#include #include class Ctest char * str; public: Ctest(int sz) str = new charsz; strcpy(str,“ustc is a famouse uni.“); Ctest() delete str; char const * getstr() const return str; ；,例3:返回char *,int main(int argc, char* argv) Ctest t1(100); strcpy(t1.getstr(),“TEST!“); / ERROR cout t1.getstr (); return 0; ,编译时错误： can not convert “const char *” to “char *”,5.2.6 句柄类,尽管客户程序员(类的使用者)不能访问私有实现部分，然而由于必须给他们提供.h文件，他们可以轻易地“看到”类是如何实现的。 - 如何使得他们“看不见”实现？ 如果改变了类的实现，即使没有改变类的接口，也可能需要重新编译所有使用了该类的客户程序。 - 如何尽可能地避免不必要的重复编译。,类的实现者的烦恼：,解决办法： 利用 “句柄类”。所谓句柄类，是一个特殊的类，该类中含有一个特殊的成员- 一个指向被隐藏的类的指针；,接口：公开的部分(Handle.h),/ Handle classes #ifndef HANDLE_H #define HANDLE_H class Handle struct Cheshire; / 类cheshire的声明 ； Cheshire* smile; / smile 指针指向具体的实现 public: void initialize(); void cleanup(); int read(); void change(int); ; #endif / HANDLE_H /:,编译器从以上定义完全知道如何安排类Handle的存储，因此Handle无需知道Cheshire的具体实现，从而达到隐藏实现的目的。,void Handle:cleanup() delete smile; int Handle:read() return smile-i; void Handle:change(int x) smile-i = x; /:,实现：需要隐藏的部分(Handle.cpp),/ Handle implementation #include “Handle.h“ #include “/require.h“ / 句柄类的实现: cheshire struct Handle:Cheshire int i; ; void Handle:initialize() smile = new Cheshire; smile-i = 0; ,优点,由于实现部分并没有暴露在.h中，保密性好； 因为实现的细节均隐藏在句柄类的背后，因此 当实现发生变化时，句柄类并没有改变，也就 不必重新编译客户程序，只需重新编译隐藏的 实现这一小部分代码，然后连接(link)就行了。 减少了大量的重复编译。,小结,访问控制：public / private / protected 友元: friend 访问控制的陷阱：返回private数据成员的非 const引用 句柄类：隐藏实现源代码，两方面的优点,作业：,P279 (中文版P144) 5.1, 5.5 5.13 (上机) 补充题： 创建Cfather,Cmother类，包括姓名、年龄、月薪等属性，另外爸爸会打网球，妈妈会织毛衣。按你自己的喜好设置访问控制。,
