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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(shuō)，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(yǔ)義的一致性問(wèn)題開(kāi)始（另請(qǐng)參見(jiàn)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(wèn)對(duì)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(wèn)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(hào)。在整個(gè)過(guò)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(huì)發(fā)現(xiàn)，并沒(méi)有強(qiáng)制規(guī)定來(lái)要求語(yǔ)義的一致性。那么你是否會(huì)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(wèn)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(duì)其都擁有“只讀”的訪問(wèn)權(quán)，但是如果你使用函數(shù)來(lái)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(wèn)”、“只讀”以及“可讀可寫(xiě)”幾種級(jí)別的訪問(wèn)權(quán)；嘿，如果需要，你甚至可以將其實(shí)現(xiàn)為“只寫(xiě)”的訪問(wèn)權(quán)：

很有必要將訪問(wèn)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(lái)。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(guò)程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)成員的訪問(wèn)，那么你就可以使用一次計(jì)算來(lái)代替這個(gè)數(shù)據(jù)成員，使用這一個(gè)類的人完全不會(huì)有所察覺(jué)。

請(qǐng)看下邊的示例，假設(shè)你正在為一種自動(dòng)裝置編寫(xiě)一個(gè)應(yīng)用程序，這一裝置可以監(jiān)視通過(guò)汽車的行駛速度，當(dāng)一輛汽車通過(guò)時(shí)，這一應(yīng)用程序就會(huì)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(kù)中，其中保存著曾通過(guò)所有車輛的速度數(shù)據(jù)：

現(xiàn)在請(qǐng)注意成員函數(shù) averageSoFar 的具體實(shí)現(xiàn)問(wèn)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(kù)的改動(dòng)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(kù)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(duì)象都變得更大一些。然而， averageSoFar 卻十分的高效。可以把它寫(xiě)成一個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)（參見(jiàn)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(huì)使 averageSoFar 變慢，但是 SpeedDataCollection 對(duì)象的體積更小。

二者孰優(yōu)孰劣，誰(shuí)又能斷定呢？在一個(gè)內(nèi)存較為局促的機(jī)器（比如移動(dòng)嵌入式設(shè)備）上，并且該應(yīng)用程序不會(huì)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(wèn)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(guò)成員函數(shù)訪問(wèn)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(huì)想到其它重要的問(wèn)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(lái)的不方便也可以排除。參見(jiàn)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(shuō)，這樣做可以非常容易地做到下面幾件事情：提醒其它對(duì)象自己的數(shù)據(jù)成員是在被讀還是寫(xiě)，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(huì)發(fā)現(xiàn) C++ 這一特性與這些語(yǔ)言中的“屬性”很相像，只是 C++ 中需要一對(duì)括號(hào)。

封裝是 C++ 的一個(gè)博大精深的特性。如果你對(duì)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(lái)），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(lái)，那么你很快就會(huì)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(huì)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(wú)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(duì)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(yǔ)意一致性問(wèn)題和訪問(wèn)權(quán)條理性問(wèn)題，這一分析過(guò)程對(duì)于使用 protected 數(shù)據(jù)同樣適用。但還有一個(gè)問(wèn)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(huì)得到一個(gè)令人吃驚的答案：不是。

第 23 條中將介紹這一問(wèn)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(lái)代替，就像上文中的 average 一樣。）

請(qǐng)考慮這個(gè)問(wèn)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(shuō)，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(méi)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(shuō)，所有使用它的派生類，這同樣是一個(gè)無(wú)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(huì)為客戶端程序員帶來(lái)無(wú)法估量的損失，因此可以說(shuō) protected 數(shù)據(jù)成員與 public 的一樣沒(méi)有封裝性。這是違背直覺(jué)的，但是有經(jīng)驗(yàn)的類實(shí)現(xiàn)者會(huì)告訴你，這是千真萬(wàn)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(kāi)始使用它，你就很難再對(duì)這一數(shù)據(jù)成員做出修改。因?yàn)檫@樣做會(huì)帶來(lái)太多的代碼重寫(xiě)、重新測(cè)試重新編寫(xiě)文檔和重新翻譯等等工作。按封裝的理念來(lái)說(shuō)，對(duì)于數(shù)據(jù)成員僅僅存在兩個(gè)層次的訪問(wèn)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(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)擁有一致的語(yǔ)義，提供有條不紊的訪問(wèn)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(huì)帶來(lái)比 public 更高的封裝性。