C++超詳細(xì)講解隱藏私有屬性和方法的兩種實(shí)現(xiàn)方式

更新時(shí)間：2022年05月09日 17:00:40 作者：一個(gè)程序員的修煉之路

為了避免因?yàn)閷㈩悗?kù)中的私有成員開放給類的使用方而導(dǎo)致的軟件邏輯外泄，因此需要將對(duì)外代碼中的私有成員隱藏起來，下面我們來了解一下隱藏私有屬性和方法的兩種實(shí)現(xiàn)方式

在我們編寫程序的時(shí)候，會(huì)將程序模塊化，常見的就是用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方式，然后導(dǎo)出函數(shù)接口或者類。而對(duì)于導(dǎo)出類的方式，作為模塊的實(shí)現(xiàn)者，不論是給第三方使用或者自己的項(xiàng)目使用，應(yīng)該都不太愿意暴露自己的私有屬性和方法，個(gè)人碰到的主要有以下兩個(gè)常見原因：

通過隱藏私有屬性和方法，讓被調(diào)用者猜不到其實(shí)現(xiàn)方式
私有方法中或者屬性中，可能會(huì)存在一些第三方的頭文件或者庫(kù)的依賴，而對(duì)于被調(diào)用方來說不應(yīng)該直接依賴

本文將介紹兩種方式來滿足以上的需求，一種是抽象類，另一種是pimpl風(fēng)格. 在找到解決方法的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的方式不僅僅滿足了原先的需求，還買一贈(zèng)一地帶來了其他的優(yōu)點(diǎn)。

例子

假設(shè)我們有一個(gè)DataAcquirer封裝為一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，用來獲取數(shù)據(jù)的：那么以下代碼有幾個(gè)問題:

其只需要暴露GetData這個(gè)方法給調(diào)用方，但是文件中還包含了頭文件HttpClient.h 這個(gè)是調(diào)用方其實(shí)并不需要關(guān)心的，這就導(dǎo)致調(diào)用方還需要配置頭文件的目錄，有時(shí)候甚至還要配置這個(gè)間接依賴的庫(kù)。那么就給調(diào)用方帶來了不必要的依賴。
有時(shí)候想要隱藏類的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，但這里通過HttpClient m_pHttpClient私有屬性和HttpResponseCode HttpDataGet()私有方法，那么調(diào)用方就可能猜到這個(gè)數(shù)據(jù)其實(shí)是通過http協(xié)議來獲取的。

#include <string>
#include "HttpClient.h"
#ifdef DATA_ACQUIRER_DLL_EXPORT
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllexport)
#else
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllimport)
#endif
class DATA_ACQUIRER_DECL DataAcquirer
{
public:
	DataAcquirer();
	~DataAcquirer();
public:
	const std::string GetData();
private:
	HttpResponseCode HttpDataGet();
	HttpClient m_pHttpClient;
};

用抽象類解決問題

如果你知道依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle, DIP), 那應(yīng)該知道，提供給調(diào)用方的時(shí)候高層模塊依賴其抽象。在軟件編寫的時(shí)候，抽象是必不可少的，他可以降低我們依賴，也能夠讓我們更加清晰的定義更友好的接口。這個(gè)樣例中，我們只需要提供GetData的方法/接口，那我們面向接口的設(shè)計(jì)如下面類圖所示:

解釋下上述的類圖：

調(diào)用者client操作的是DataAcquirerAbstract作為抽象類，利用多態(tài)實(shí)際的對(duì)象指向的是DataAcquirer
DataAcquirer通過工廠方法DataAcquirerFactory進(jìn)行生產(chǎn)

DataAcquirerAbstract.h的內(nèi)容如下, 聲明抽象類:

#pragma once
#include <string>
class DataAcquirerAbstract
{
public:
	virtual const std::string GetData() = 0;
};

DataAcquirer.h的內(nèi)容如下, 聲明DataAcquirer :

#pragma once
#include <string>
#include "HttpClient.h"
#include "DataAcquirerAbstract.h"
class DataAcquirer : public DataAcquirerAbstract
{
public:
	DataAcquirer();
	~DataAcquirer();
public:
	virtual const std::string GetData();
private:
	HttpResponseCode HttpDataGet();
	HttpClient m_pHttpClient;
};

工廠方法部分用于生產(chǎn)DataAcquirer，下面是DataAcquirerFactory .h文件:

#pragma once
#include <memory>
#include "Factory.h"
#include "DataAcquirerAbstract.h"
#ifdef DATA_ACQUIRER_DLL_EXPORT
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllexport)
#else
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllimport)
#endif
class DATA_ACQUIRER_DECL DataAcquirerFactory : public Factory
{
public:
	virtual std::unique_ptr<DataAcquirerAbstract> CreateDataAcquirer();
};

最后調(diào)用者只需要引用DataAcquirerAbstract和DataAcquirerFactory ，如下所示， DataAcquirer對(duì)于調(diào)用者來說是不可見的。

#include <string>
#include <memory>
#include "DataAcquirerAbstract.h"
#include "DataAcquirerFactory.h"
int main()
{
	std::unique_ptr<Factory> factory = std::make_unique<DataAcquirerFactory>();
	std::unique_ptr<DataAcquirerAbstract> pObj = factory->CreateDataAcquirer();
	std::string strData = pObj->GetData();
	//...	Do something else
	return 0;
}

用Pimpl風(fēng)格解決問題

Pimpl實(shí)際的解決方法也比較簡(jiǎn)單，將Private/Protected屬性和方法放到另一個(gè)類中，這個(gè)類只需要進(jìn)行聲明，然后通過成員指針的方式，進(jìn)行屬性或者方法的訪問。用pimpl改造后的類圖如下:

DataAcquirer只給調(diào)用者暴露了GetData()方法和m_pImpl未知細(xì)節(jié)的指針，而這個(gè)未知細(xì)節(jié)的指針，在cpp文件中將含有一些私有的方法和屬性，也提供一個(gè)相應(yīng)的GetData()的public方法。

DataAcquirer.h文件實(shí)現(xiàn)如下:

#pragma once
#include <string>
#include "HttpClient.h"
#ifdef DATA_ACQUIRER_DLL_EXPORT
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllexport)
#else
#define DATA_ACQUIRER_DECL __declspec(dllimport)
#endif
class DATA_ACQUIRER_DECL DataAcquirer
{
public:
	DataAcquirer();
	~DataAcquirer();
public:
	const std::string GetData();
private:
	class DataAcquirerImpl;
	std::unique_ptr<DataAcquirerImpl> m_pImpl;
};

DataAcquirerImpl的具體實(shí)現(xiàn)放在DataAcquirer.cpp中:

#include "DataAcquirer.h"
class DataAcquirer::DataAcquirerImpl
{
public:
	DataAcquirerImpl() {};
	const std::string GetData() { return ""; };
private:
	HttpResponseCode HttpDataGet() { return m_pHttpClient.Get(); };
	HttpClient m_pHttpClient;
};
DataAcquirer::DataAcquirer() : m_pImpl(new DataAcquirerImpl())
{
}
DataAcquirer::~DataAcquirer()
{
}
const std::string DataAcquirer::GetData()
{
	return m_pImpl->GetData();
}

總結(jié)

無(wú)論是抽象類的方式還是Pimpl風(fēng)格都達(dá)成了接口與實(shí)現(xiàn)的分離，并且降低了編譯時(shí)候的依賴。

以上所說的兩種方式，在從無(wú)到有編寫代碼的時(shí)候，可以完整的使用這個(gè)模式，可是有時(shí)候，你需要去維護(hù)已有的代碼，在原先的導(dǎo)出類中進(jìn)行一些修改，想要去降低這些依賴，個(gè)人認(rèn)為用Pimpl此時(shí)就更適合去做這種擴(kuò)展修改了。