C++中封装的含义和简单实现方式

2024-04-02 19:55

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其实封装并不是编程中的一个思想，对于很多领域来说都是这样。对于电子器件来说，我们不关心其内部的结构，只在乎该器件能够实现什么样的功能。这样对于顾客来说，不用花时间研究内部的实现过程，而对于商家来说，也可以更好的保护它们的商业秘密。

而对于 C++ 来说也是这样，借由数据类型也可以实现封装。这样做的好处就是对外屏蔽了功能实现，对内开放了数据权限。

C++ 中的类和对象是经由 C 中的 struct 发展而来的，就好像 struct 是由数组发展而来的一样。因此我们可以先通过 struct 实现封装。

封装实现

#include <iostream>
 
using std::cout;
using std::endl;
 
typedef struct complex
{
    int x;
    int y;
}COMP;
 
void init(COMP &tmp,int x,int y)
{
    tmp.x = x;
    tmp.y = y;
}
 
COMP * operator +(COMP &tmp1,COMP &tmp2)
{
    COMP *p = static_cast<COMP *>(new COMP);
    p->x = tmp1.x + tmp2.x;
    p->y = tmp1.y + tmp2.y;
    return p;
}
 
COMP * operator -(COMP &tmp1,COMP &tmp2)
{
    COMP *p = static_cast<COMP *>(new COMP);
    p->x = tmp1.x - tmp2.x;
    p->y = tmp1.y - tmp2.y;
    return p;
}
 
COMP * operator *(COMP &tmp1,COMP &tmp2)
{
    COMP *p = static_cast<COMP *>(new COMP);
    p->x = tmp1.x*tmp2.x - tmp1.y*tmp2.y;
    p->y = tmp1.x*tmp2.y + tmp1.y*tmp2.x;
    return p;
}
 
int main()
{
    COMP x,y;
    init(x,1,2);
    init(y,3,4);
    cout<<x.x<<" "<<x.y<<endl;
    cout<<y.x<<" "<<y.y<<endl;
 
    COMP *z;
    z = x+y;
    cout<<z->x<<" "<<z->y<<endl;
    delete z;
 
    z = x-y;
    cout<<z->x<<" "<<z->y<<endl;
    delete z;
 
    z = x*y;
    cout<<z->x<<" "<<z->y<<endl;
    delete z;
 
    return 0;
}

结果为：

1 2
3 4
4 6
-2 -2
-5 10

上面的程序使用 struct 构建了类似复数的结果，并使用运算符重载实现了复数的加、减、乘运算。这样如果我们要进行复数的运算的话，可以直接使用 +-* 而不用具体关心内部的实现过程，因为我们在意的只是结果的正确性。

封装属性

封装的作用就像之前提到的那样：对外提供接口，对内提供数据。

虽然上边的函数在全局构建了接口函数，但是却也暴露了函数的实现过程，并且我们还能够在外部直接访问 struct 内的数据，这并不是我们想要的封装形式。这是由 struct 的性质决定的，在 C++ 中，提供了 class 的形式实现整个的封装过程。

struct 和 class 的不同在于，struct 中的数据和方法都是 public 的，而 class 中的数据和方法却是可以自定义的：

属性	内部	外部
public	yes	yes
protected	yes	no
private	yes	no

protected 和 private 的区别在继承形式上。

class 封装

对于上边的 complex，如果使用 class 来封装：

#include <iostream>
 
using std::cout;
using std::endl;
 
class complex
{
public:
    complex()
    {
        this->x = 0;
        this->y = 0;
    }
 
    complex(int x, int y):x(x),y(y){}
 
    complex * operator +(complex &tmp)
    {
        complex *p = static_cast<complex *>(new complex);
        p->x = this->x + tmp.x;
        p->y = this->y + tmp.y;
        return p;
    }
 
    complex * operator -(complex &tmp)
    {
        complex *p = static_cast<complex *>(new complex);
        p->x = this->x - tmp.x;
        p->y = this->y - tmp.y;
        return p;
    }
 
    complex * operator *(complex &tmp)
    {
        complex *p = static_cast<complex *>(new complex);
        p->x = this->x*tmp.x - this->y*tmp.y;
        p->y = this->x*tmp.y + this->y*tmp.x;
        return p;
    }
 
    void display()
    {
        cout<<this->x<<" "<<this->y<<endl;
    }
 
private:
    int x;
    int y;
};
 
 
int main()
{
    complex x(1,2),y(3,4);
    x.display();
    y.display();
 
    complex *z;
    z = x+y;
    z->display();
    delete z;
 
    z = x-y;
    z->display();
    delete z;
 
    z = x*y;
    z->display();
    delete z;
 
    return 0;
}

结果为：