Инкапсуляция

Основным способом организации информации в Си++ являются классы. В отличие от типа структура (struct) языка Си, которая может состоять только из полей и вложенных типов, класс (class) Си++ может состоять из полей, вложенных типов и функций-членов (member functions). Члены класса бывают публичными (открытыми, public), защищёнными (protected) и собственными (закрытыми, приватными, private). В Си++ тип структура аналогичен типу класс, отличие в том, что по умолчанию члены и базовые классы у структуры публичные, а у класса — собственные.

С открытыми (публичными) членами класса можно делать снаружи класса всё, что угодно. К закрытым (приватным) членам нельзя обращаться извне класса, чтобы не нарушить целостность данных класса. Попытка такого обращения вызовет ошибку компиляции. К таким членам могут обращаться только функции-члены класса (а также так называемые функции-друзья и функции-члены классов-друзей; о понятии друзей в C++ см. ниже). Помимо открытых и закрытых членов класса, могут быть ещё и защищённые — это члены, доступные содержащему их классу, его друзьям, а также производным от него классам. Такая защита членов называется инкапсуляцией.

Используя инкапсуляцию, автор класса может защитить свои данные от некорректного использования. Кроме того, она задумывалась для облегчения совместной разработки классов. Имелось в виду, что при изменении способа хранения данных, если они объявлены как защищённые или собственные, не требуется соответствующих изменений в классах, которые используют изменённый класс. Например, если в старой версии класса данные хранились в виде линейного списка, а в новой версии — в виде дерева, те классы, которые были написаны до изменения формата хранения данных, переписывать не потребуется, если данные были приватными или защищёнными (в последнем случае — если использующие классы не были классами-наследниками), так как ни один из них этих классов не мог бы напрямую обращаться к данным, а только через стандартные функции, которые в новой версии должны уже корректно работать с новым форматом данных. Даже оператор доступа operator [] может быть определён как такая стандартная функция.

Используя инкапсуляцию, структуру Array из предыдущего раздела можно переписать следующим образом:

class Array {
public:
 void Alloc(int new_len);
 void Free();
 inline double Elem(int i);
 inline void ChangeElem(int i, double x);
protected:
 int len;
 double* val;
};
 
void Array::Alloc(int new_len) 
 {if (len>0) Free(); len=new_len; val=new double[new_len];}
void Array::Free() {delete [] val; len=0;}
inline double Array::Elem(int i) 
 {assert(i>=0 && i<len ); return val[i];}
inline void Array::ChangeElem(int i, double x) 
 {assert(i>=0 && i<len); val[i]=x;}

И далее

Array a;
a.Alloc(10);
a.ChangeElem(3, 2.78);
double b = a.Elem(3);
a.Free();

Здесь массив a имеет 4 публичных функции-члена и 2 защищённых поля. Описатель inline означает подсказку компилятору, что вместо вызова функции её код следует подставить в точку вызова, чем иногда можно достичь большей эффективности.

 Описание функций в теле класса

В теле класса можно указать только заголовок функции, а можно описать всю функцию. Во втором случае она считается встраиваемой (inline), например:

class Array {
public:
 void Alloc(int _len) 
 {if (len==0) Free(); len=_len; val=new double[len];}