C++编程思想：隐藏实现与存取控制

"C++ 编程思想,完整版(第三段)" C++ 是一种强大的编程语言，它在C语言的基础上引入了许多高级特性，包括面向对象编程。本章聚焦于C++的一个关键特性——隐藏实现，这是C++为提高代码安全性和可维护性提供的手段。 隐藏实现是指在库的设计中，通过访问控制来限制用户对内部结构的直接操作，从而确保库的稳定性和安全性。在C语言中，结构体（struct）的所有成员都是公开的，用户可以直接访问和修改所有细节，这可能导致意外的副作用和难以维护的代码。而C++通过提供类（class）和访问修饰符（public, private, protected）来解决这个问题。 3.1 设置限制 在C++中，我们可以设定类的成员为私有（private），这样除了类的内部，其他地方无法直接访问这些成员。这为库的使用者设定了边界，防止他们进行不恰当的操作。例如，初始化和清理函数（如initialize() 和 cleanup()）对于类的正确运作至关重要，但用户可能会忘记调用。通过将这些函数设为私有，并提供公共的构造函数和析构函数，可以确保它们在合适的时候被调用。 3.2 C++的存取控制 C++的访问控制机制包括public、private和protected。public成员是对外公开的，任何地方都可以访问；private成员是私有的，只有类的内部可以访问；protected成员也是受保护的，主要供派生类使用。这种控制允许我们封装数据，只暴露必要的接口，隐藏实现细节，从而实现数据的安全和封装。 通过封装，我们不仅可以限制对特定成员的访问，还可以在未来改变类的内部实现，而不会影响到使用该类的代码。例如，当我们希望优化内存管理，如在栈类（stack）中采用大块分配内存而非每次增加成员时都调用malloc()，我们可以通过隐藏内存管理的细节来实现。只要接口保持不变，用户程序不需要修改就能适应新的实现。 此外，C++还提供了友元（friend）机制，允许指定其他类或函数能够访问本类的私有和受保护成员。这是一种权衡，虽然打破了封装原则，但有时为了实现特定需求是必要的。 3.3 继承和多态 C++的另一个重要特性是继承（inheritance），子类可以继承父类的属性和行为。通过protected成员，子类可以访问并扩展父类的实现，同时保持接口的兼容性。多态（polymorphism）则允许我们通过基类指针或引用操作不同的派生类对象，增强了代码的灵活性和可扩展性。 总结，C++的隐藏实现和存取控制是其面向对象特性的核心组成部分，它们提升了代码的安全性、可维护性和可扩展性。通过合理利用这些机制，开发者可以构建出更加健壮、易于理解和复用的软件组件。