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第22條： 盡量將數(shù)據(jù)成員聲明為私有的
好吧，直截了當(dāng)?shù)恼f，在這一條中：我們首先要分析為什么數(shù)據(jù)成員不應(yīng)該是公有的，與此同時(shí)，繼續(xù)分析為什么數(shù)據(jù)成員也不能是 protected 的。然后就引出本條款的結(jié)論：數(shù)據(jù)成員必須是私有的。
那么，數(shù)據(jù)成員為什么不能 是 public 的 ？
讓我們從討論語義的一致性問題開始（另請參見第 18 條）。如果數(shù)據(jù)成員不是公有的，那么客戶端程序員要想訪問對象就只剩下成員函數(shù)一種方法。如果公有接口中所有的東西都是函數(shù)，那么客戶端程序員在期望訪問類成員時(shí)，由于一切都是函數(shù)，所以就可以任意使用，而不用擔(dān)心是否需要使用括號。在整個(gè)過程中，這樣做可以讓你節(jié)省大量躊躇不定的時(shí)間。
但是也許你會發(fā)現(xiàn)，并沒有強(qiáng)制規(guī)定來要求語義的一致性。那么你是否會發(fā)現(xiàn)：使用函數(shù)可以讓你更精確地控制數(shù)據(jù)成員的訪問權(quán)？如果把一個(gè)數(shù)據(jù)成員定義為 public 的，那么每個(gè)人對其都擁有“只讀”的訪問權(quán)，但是如果你使用函數(shù)來為數(shù)據(jù)成員賦值，或者獲取數(shù)據(jù)成員的值，那么你可以將其實(shí)現(xiàn)為“禁止訪問”、“只讀”以及“可讀可寫”幾種級別的訪問權(quán)；嘿，如果需要，你甚至可以將其實(shí)現(xiàn)為“只寫”的訪問權(quán)：
class AccessLevels {
public:
...
int getReadOnly() const { return readOnly; }
void setReadWrite(int value) { readWrite = value; }
int getReadWrite() const { return readWrite; }
void setWriteOnly(int value) { writeOnly = value; }
private:
int noAccess; // 禁止訪問此 int 值
int readOnly; // 此 int 值擁有只讀級別訪問權(quán)
int readWrite; // 此 int 值擁有可讀可寫級別訪問權(quán)
int writeOnly; // 此 int 值擁有只寫級別訪問權(quán)
};
很有必要將訪問權(quán)管理得如此有條不紊，因?yàn)樵S多數(shù)據(jù)成員本應(yīng)該被隱藏起來。并不是每個(gè)數(shù)據(jù)成員都需要一個(gè)賦值器和一個(gè)取值器。
還不是十分肯定？那么現(xiàn)在是時(shí)候使出殺手锏了：“封裝”。如果你通過程序?qū)崿F(xiàn)了對一個(gè)數(shù)據(jù)成員的訪問，那么你就可以使用一次計(jì)算來代替這個(gè)數(shù)據(jù)成員，使用這一個(gè)類的人完全不會有所察覺。
請看下邊的示例，假設(shè)你正在為一種自動裝置編寫一個(gè)應(yīng)用程序，這一裝置可以監(jiān)視通過汽車的行駛速度，當(dāng)一輛汽車通過時(shí)，這一應(yīng)用程序就會計(jì)算出它的速度，然后將這一數(shù)值保存到一個(gè)小型數(shù)據(jù)庫中，其中保存著曾通過所有車輛的速度數(shù)據(jù)：
class SpeedDataCollection {
...
public:
void addValue(int speed); // 添加新的數(shù)據(jù)值
double averageSoFar() const; // 返回速度的平均值
...
};
現(xiàn)在請注意成員函數(shù) averageSoFar 的具體實(shí)現(xiàn)問題。一種實(shí)現(xiàn)方法是：為類添加一個(gè)數(shù)據(jù)成員，讓它保存速度的平均值，隨數(shù)據(jù)庫的改動更新這一成員的數(shù)值。當(dāng)調(diào)用 averageSoFar 時(shí)，它僅僅返回這一數(shù)據(jù)成員的值。另一種做法是：在每次調(diào)用 averageSoFar 時(shí)都計(jì)算出這一平均值，此時(shí)需要檢查數(shù)據(jù)庫中所有的數(shù)據(jù)值。
因?yàn)榈谝环N手段（保存即時(shí)更新的平均值）中，你需要為保存即時(shí)更新平均值、累計(jì)總和以及數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)這幾種數(shù)據(jù)成員分配空間，因此這一方法使得 SpeedDataCollection 對象都變得更大一些。然而， averageSoFar 卻十分的高效。可以把它寫成一個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)（參見第 30 條），所做的僅僅是返回這一即時(shí)更新的。相反的是，在需要時(shí)進(jìn)行計(jì)算會使 averageSoFar 變慢，但是 SpeedDataCollection 對象的體積更小。
二者孰優(yōu)孰劣，誰又能斷定呢？在一個(gè)內(nèi)存較為局促的機(jī)器（比如移動嵌入式設(shè)備）上，并且該應(yīng)用程序不會頻繁的調(diào)用平均值，那么在需要時(shí)計(jì)算的方案就更為優(yōu)秀。相反地，在平均值需要頻繁使用，速度是程序的關(guān)鍵，內(nèi)存不是問題的情況下，則更應(yīng)采用保存一個(gè)即時(shí)平均值的方案。最重要的一點(diǎn)是，在通過成員函數(shù)訪問平均值時(shí)（也就是“封裝”），你可以交替使用這兩種實(shí)現(xiàn)方案（當(dāng)然，你可能還會想到其它重要的問題），客戶端程序員頂多要做的一件事就是重新編譯一下代碼。（即使這一點(diǎn)所帶來的不方便也可以排除。參見第 31 條中介紹的技術(shù)。）
將數(shù)據(jù)成員隱藏在函數(shù)接口的背后可以使得任意種類的實(shí)現(xiàn)方法更加靈活多變。比如說，這樣做可以非常容易地做到下面幾件事情：提醒其它對象自己的數(shù)據(jù)成員是在被讀還是寫，驗(yàn)證類的恒定性和函數(shù)運(yùn)算的狀態(tài)，在多線程系統(tǒng)下進(jìn)行同步操作，等等。如果讓 Delphi 或 C# 的程序員使用 C++ ，他們會發(fā)現(xiàn) C++ 這一特性與這些語言中的“屬性”很相像，只是 C++ 中需要一對括號。
封裝是 C++ 的一個(gè)博大精深的特性。如果你對客戶端程序員隱藏了數(shù)據(jù)成員的話（也就是將數(shù)據(jù)成員封裝起來），你就可以確保類永遠(yuǎn)保持一致性，這是因?yàn)橹挥谐蓡T函數(shù)可以影響到數(shù)據(jù)成員，你保留了在以后改變具體實(shí)現(xiàn)方法的權(quán)利。如果你不將這些方法隱藏起來，那么你很快就會發(fā)現(xiàn)，即使你擁有類的源代碼，你也只能在很小的范圍內(nèi)修改其中公用的部分，因?yàn)檫@樣做會破壞許多客戶端代碼。公用就意味著未封裝，同時(shí)從實(shí)用角度講，未封裝就意味著無法更改，較為廣泛應(yīng)用的類更甚之。然而廣泛應(yīng)用的類最需要使用封裝，因?yàn)樗鼈兛梢詮?#8220;具體實(shí)現(xiàn)可以不斷改良”這一點(diǎn)上獲得最大程度的收益。
上面的分析對于 protected 數(shù)據(jù)成員也適用。盡管二者乍看上去有一定的區(qū)別，實(shí)際上它們是完全一致的。在使用 public 數(shù)據(jù)成員時(shí)，我們分析了語意一致性問題和訪問權(quán)條理性問題，這一分析過程對于使用 protected 數(shù)據(jù)同樣適用。但還有一個(gè)問題——封裝。 protected 數(shù)據(jù)成員不是比 public 的更具有封裝性嗎？從實(shí)用角度講，你會得到一個(gè)令人吃驚的答案：不是。
第 23 條中將介紹這一問題： C++ 中封裝程度與代碼的健壯程度（這段代碼相關(guān)部分被修改時(shí)，抵御自身遭到破壞的能力）成正比。所以我們可以得出下面的結(jié)論：數(shù)據(jù)成員的封裝程度與代碼的健壯程度也是成正比的。代碼遭到的破壞可能是：將某個(gè)數(shù)據(jù)成員從類中移除。（可能你期望使用一次計(jì)算來代替，就像上文中的 average 一樣。）
請考慮這個(gè)問題：假設(shè)我們有一個(gè) public 數(shù)據(jù)成員，然后我們把它刪除了，那么將有多少的代碼將遭到破壞呢？我們說，所有使用它的客戶端代碼。這將是一個(gè)。公有數(shù)據(jù)成員就是這樣完全沒有封裝性的。但是繼續(xù)考慮：我們有一個(gè) protected 數(shù)據(jù)成員，然后我們把它刪除了，此時(shí)將破壞多少代碼？我們說，所有使用它的派生類，這同樣是一個(gè)無法預(yù)知的巨大數(shù)字。由于在這兩種情況下，如果數(shù)據(jù)成員被更改了，那么將會為客戶端程序員帶來無法估量的損失，因此可以說 protected 數(shù)據(jù)成員與 public 的一樣沒有封裝性。這是違背直覺的，但是有經(jīng)驗(yàn)的類實(shí)現(xiàn)者會告訴你，這是千真萬確的。一旦你聲明了一個(gè) public 或 protected 的數(shù)據(jù)成員，然后客戶端程序員開始使用它，你就很難再對這一數(shù)據(jù)成員做出修改。因?yàn)檫@樣做會帶來太多的代碼重寫、重新測試重新編寫文檔和重新翻譯等等工作。按封裝的理念來說，對于數(shù)據(jù)成員僅僅存在兩個(gè)層次的訪問權(quán)，那就是： private （可以提供封裝性）和其它的一切（不提供封裝性）。
銘記在心
l 要將數(shù)據(jù)成員聲明為私有的。這樣可以讓客戶端訪問數(shù)據(jù)時(shí)擁有一致的語義，提供有條不紊的訪問控制，強(qiáng)制類符合一致性，為類作者提供更高的靈活性。
l protected 并不會帶來比 public 更高的封裝性。