C++ 访问修饰符

C++访问修饰符

访问修饰符（Access Modifiers）是C++面向对象编程中控制类成员（属性和方法）可见性的关键机制。它们定义了类成员在类外部及其他类中的可访问范围，是实现封装性这一OOP核心特性的重要工具。

访问修饰符类型

C++提供三种访问修饰符：

修饰符	作用域	可访问性
public	公有	类内、派生类、类外均可访问
private	私有	仅类内和友元可访问（默认修饰符）
protected	保护	类内和派生类可访问

详细说明

public（公有成员）

公有成员构成类的接口，允许在任何上下文中访问。

#include <iostream>
using namespace std;

class Circle {
public:
    double radius;
    double getArea() {
        return 3.14159 * radius * radius;
    }
};

int main() {
    Circle c;
    c.radius = 5.0;  // 直接访问public成员
    cout << "Area: " << c.getArea(); // 输出: Area: 78.5397
    return 0;
}

private（私有成员）

私有成员实现数据隐藏，只能通过类的公有方法访问。

class BankAccount {
private:
    double balance;  // 封装敏感数据

public:
    void deposit(double amount) {
        if (amount > 0) balance += amount;
    }
    double getBalance() { return balance; }
};

int main() {
    BankAccount acc;
    // acc.balance = 1000;  // 错误：private成员不可直接访问
    acc.deposit(500);
    cout << acc.getBalance();  // 正确：通过公有方法访问
}

protected（保护成员）

保护成员在继承体系中可见，但对类外不可见。

class Vehicle {
protected:
    string fuelType;
};

class Car : public Vehicle {
public:
    void setFuel(string type) {
        fuelType = type;  // 派生类可访问protected成员
    }
};

int main() {
    Car myCar;
    // myCar.fuelType = "Gasoline";  // 错误：类外不可访问
    myCar.setFuel("Diesel");  // 通过派生类方法修改
}

实际应用案例

用户认证系统的典型实现：

class User {
private:
    string hashedPassword;  // 敏感数据私有化

protected:
    int accessLevel;  // 子类需要但外部不应直接修改

public:
    string username;
    bool verifyPassword(string input) {
        return hash(input) == hashedPassword;
    }
};

class Admin : public User {
public:
    Admin() { accessLevel = 3; }  // 派生类设置保护成员
};

特殊注意事项

• 类默认访问权限：class默认为private，struct默认为public
• 友元例外：friend声明可以突破访问限制
• 继承类型影响：

 * 公有继承：基类访问权限不变
 * 保护继承：基类public→protected
 * 私有继承：所有基类成员→private

最佳实践

1. 遵循最小暴露原则：默认使用private，仅暴露必要接口 2. 保护成员谨慎使用：仅当确定需要被继承时使用 3. 数据成员通常设为private，通过getter/setter控制访问 4. 保持接口（public方法）稳定，内部实现（private）可自由修改

数学表示

访问控制可以形式化为可见性函数： $V(m,c)=\{\begin{array}{ll}\text{true}& \text{if }m\in \text{public}(c)\\ \text{true}& \text{if }m\in \text{protected}(c)\wedge \text{isDerived}(c)\\ \text{true}& \text{if }m\in \text{private}(c)\wedge \text{isSameClass}(c)\\ \text{false}& \text{otherwise}\end{array}$

其中：

• $m$ = 类成员
• $c$ = 访问上下文
• $\text{isDerived}$ = 派生类检查
• $\text{isSameClass}$ = 同类检查