Effective C++ 条款22: 将成员变量声明为private

Effective C++ 条款22：将成员变量声明为private

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核心思想：始终将成员变量声明为private，通过函数接口控制访问，提供封装弹性、精确访问控制和一致性维护点。

⚠️ 1. 公开成员的致命缺陷

数据一致性破坏：

class AccessPoint {
public:int x;  // 公开成员int y;double signalStrength;
};AccessPoint ap;
ap.x = 100;   // 直接修改
ap.y = 200;   // 无任何校验
// 坐标改变但signalStrength未更新 → 数据不一致

接口僵化问题：

class Thermostat {
public:double currentTemp;  // 公开成员double targetTemp;
};// 客户端代码直接访问成员
if (thermostat.currentTemp < thermostat.targetTemp) {startHeating();
}// 需求变更：温度单位转换 → 必须修改所有客户端代码

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🚨 2. 解决方案：严格private封装

受控访问接口：

class SecureThermostat {
public:// 设置温度带校验void setTargetTemp(double temp) {if (temp < MIN_TEMP || temp > MAX_TEMP) throw InvalidTemp();targetTemp_ = temp;updateSystemState();}// 获取温度带单位转换double getCurrentTempCelsius() const { return currentTemp_; }double getCurrentTempFahrenheit() const {return (currentTemp_ * 9/5) + 32;}private:double currentTemp_;   // 私有成员double targetTemp_;void updateSystemState() { /* 状态同步逻辑 */ }
};

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⚖️ 3. 封装优势与访问控制

封装级别	访问控制	可维护性	弹性
public	完全开放	脆弱（直接耦合）	零（修改破坏客户端）
protected	派生类可见	中度脆弱（影响派生类）	低（修改影响继承体系）
private	仅类内和友元可见	强健（接口隔离）	高（内部可自由修改）

封装性带来的核心优势：

1. 访问精确控制

   • 只读访问：仅提供const getter

   const std::string& getName() const { return name_; }
   

   • 条件写访问：带校验的setter

   void setAge(int age) {if (age < 0) throw InvalidAge();age_ = age;
   }
   

2. 实现弹性

   class DataMonitor {
   public:// 接口保持不变int getValue() const { // 可无缝切换实现return useCache_ ? cachedValue_ : readHardware();}
   private:bool useCache_ = false;int cachedValue_;int readHardware() const;
   };
   

3. 不变式维护

   class Account {
   public:void deposit(double amount) {if (amount <= 0) throw InvalidAmount();balance_ += amount;logTransaction();  // 自动记录}
   private:double balance_ = 0;void logTransaction();
   };
   

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💡 关键原则总结

1. 绝对封装原则
   • 所有数据成员必须private
   • 禁用public/protected数据成员
2. 访问接口最小化
   • 提供必要getter/setter
   • 避免暴露实现细节
3. 一致性维护点
   • 在setter中执行校验
   • 在getter中执行计算/转换
4. protected的伪封装性
   • protected成员 ≈ public（对派生类）
   • 修改protected成员影响所有派生类

危险设计重现：

class Config {
public:// 公共数据成员std::string serverIP;int port;bool useEncryption;
};// 客户端代码
Config cfg;
cfg.serverIP = "192.168.1.1";
cfg.port = 8080;
cfg.useEncryption = "true";  // 错误！类型不匹配但编译通过

安全重构方案：

class SecureConfig {
public:// 安全设置接口void setServerIP(const std::string& ip) {if (!isValidIP(ip)) throw InvalidIP();serverIP_ = ip;}void setPort(int port) {if (port < 1 || port > 65535) throw InvalidPort();port_ = port;}void setEncryption(bool enable) {useEncryption_ = enable;updateSecurityContext();}// 只读访问const std::string& getServerIP() const { return serverIP_; }int getPort() const noexcept { return port_; }bool encryptionEnabled() const { return useEncryption_; }private:std::string serverIP_;int port_ = 80;  // 默认值bool useEncryption_ = false;
};// 使用示例
SecureConfig cfg;
cfg.setPort(8080);  // 安全设置
// cfg.setEncryption("true");  // 编译错误！类型安全