3.3 類與封裝

類具有封裝性。可以從兩方面認識類的封裝性：其一是類能夠把數據和算法（操作數據的函數）組合在一起，構成一個不可分割的整體；其二是類具有信息隱藏的能力，能夠有效地把類的內部數據（即私有和受保護成員）隱藏起來，使外部函數只有通過類的公有成員才能訪問類的內部數據。

封裝使類成為一個具有內部數據的自我隱藏能力、功能獨立的軟件模塊。用private把不想讓其他程序訪問的數據或函數設置為私有成員，就可以禁止其他程序對這些數據的隨意修改；用public設置一些公有成員，讓本類之外的其他函數能夠通過這些公有成員，按照類允許的方法訪問類的私有數據，實現數據保護的目的。

現在來設計一個時鐘類，借此理解類的封裝和信息隱藏。任何時鐘都是一個獨立存在的有形實體，在鐘面設置有時針、分針、秒針，人們通過這些指針查看時間，如果時間不準確，還可以通過這些指針調整時間。時鐘的內部結構和內部運行機制則被封裝在鐘表內部，人們不知道這些內部結構，也不知道時鐘的內部運行機制。（指針怎樣移動？是電流驅動還是機械驅動呢？）事實上，這些都是時鐘的事情，人們沒必要知道。

用類來抽象與封裝時鐘類，把時、分、秒設置為私有數據成員，把內部運行機制設置成私有成員函數run( )，把時鐘提供給人們的操作（如設置時、分、秒）設置成公有成員函數，用這種思想抽象得到的一個時鐘類如下：

class Clock{
  private:
    int hour,minute,second;
    void run();
  public:
    void setHour(int h) { hour=h;  }
    void setMinute(int m) { minute=m; }
    void setSecond(int s) { second=s; }
    void dispTime(){
       cout<<"Now is: "<<hour<<":"<<minute<<":"<<second<<endl;
  }
};
void Clock ::run(){
   while(1){
       if(++second>=60){
           second=0;
           if(++minute==60){
              minute=0;
              if(++hour==24)
                 hour=0;
           }
       }
       dispTime();
   }
}

圖3-1是時鐘及時鐘類的對比圖形。時鐘類把時鐘的屬性和行為封裝成一個整體，通過訪問限定符private將時鐘內部的屬性（即hour、minute、second）和行為（即時鐘運行函數run( )）設置為私有成員，這些私有成員不允許外部函數直接訪問，就好像不允許人們直接撥動時鐘的指針調整時間一樣。

圖3-1 時鐘和Clock類

通過public限定符將時鐘的接口（即顯示時間的表面，允許人們操作的時、分、秒調整旋鈕）設置成公有成員函數dispTime()、setHour()、setMinute()、setSecond()，外部函數可以調用這些函數進行時間的顯示和調整，就好像允許人們通過時鐘表面觀察時間，通過時針調整旋鈕調整時間一樣（例如，通過公有成員函數setHour()設置私有成員hour的值，就好像旋轉時針旋鈕調整小時的數值一樣）。

在Clock類中，顯露在時鐘外部可供人們查看和操作的部分就被抽象成了公有成員，隱藏在時鐘內部不為人知的部分和工作原理就被封裝成了私有成員。要想訪問Clock的私有成員，必須通過公有成員才能做到。這一點與人們只能通過時鐘的外部接口（時鐘表面的各種開關和時間調節旋鈕）才能調整時間的道理完全相同，所以類的公有成員也稱為類的接口，其意思就是，外部函數要訪問類的內部成員，只有通過類的公有成員才能實現。