3.3 类与封装

类具有封装性。可以从两方面认识类的封装性：其一是类能够把数据和算法（操作数据的函数）组合在一起，构成一个不可分割的整体；其二是类具有信息隐藏的能力，能够有效地把类的内部数据（即私有和受保护成员）隐藏起来，使外部函数只有通过类的公有成员才能访问类的内部数据。

封装使类成为一个具有内部数据的自我隐藏能力、功能独立的软件模块。用private把不想让其他程序访问的数据或函数设置为私有成员，就可以禁止其他程序对这些数据的随意修改；用public设置一些公有成员，让本类之外的其他函数能够通过这些公有成员，按照类允许的方法访问类的私有数据，实现数据保护的目的。

现在来设计一个时钟类，借此理解类的封装和信息隐藏。任何时钟都是一个独立存在的有形实体，在钟面设置有时针、分针、秒针，人们通过这些指针查看时间，如果时间不准确，还可以通过这些指针调整时间。时钟的内部结构和内部运行机制则被封装在钟表内部，人们不知道这些内部结构，也不知道时钟的内部运行机制。（指针怎样移动？是电流驱动还是机械驱动呢？）事实上，这些都是时钟的事情，人们没必要知道。

用类来抽象与封装时钟类，把时、分、秒设置为私有数据成员，把内部运行机制设置成私有成员函数run( )，把时钟提供给人们的操作（如设置时、分、秒）设置成公有成员函数，用这种思想抽象得到的一个时钟类如下：

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();
   }
}

图3-1是时钟及时钟类的对比图形。时钟类把时钟的属性和行为封装成一个整体，通过访问限定符private将时钟内部的属性（即hour、minute、second）和行为（即时钟运行函数run( )）设置为私有成员，这些私有成员不允许外部函数直接访问，就好像不允许人们直接拨动时钟的指针调整时间一样。

图3-1 时钟和Clock类

通过public限定符将时钟的接口（即显示时间的表面，允许人们操作的时、分、秒调整旋钮）设置成公有成员函数dispTime()、setHour()、setMinute()、setSecond()，外部函数可以调用这些函数进行时间的显示和调整，就好像允许人们通过时钟表面观察时间，通过时针调整旋钮调整时间一样（例如，通过公有成员函数setHour()设置私有成员hour的值，就好像旋转时针旋钮调整小时的数值一样）。

在Clock类中，显露在时钟外部可供人们查看和操作的部分就被抽象成了公有成员，隐藏在时钟内部不为人知的部分和工作原理就被封装成了私有成员。要想访问Clock的私有成员，必须通过公有成员才能做到。这一点与人们只能通过时钟的外部接口（时钟表面的各种开关和时间调节旋钮）才能调整时间的道理完全相同，所以类的公有成员也称为类的接口，其意思就是，外部函数要访问类的内部成员，只有通过类的公有成员才能实现。