请解释这是如何实现的

Question

我看到和学到的关于封装的知识是，我们可以将数据成员作为私有成员，而成员函数是公共的。

但 C++ Primer 将封装定义为：

实现与接口分离；封装隐藏 一个类型的实现细节。在 C++ 中，通过将实现放在类的私有部分来强制执行封装。

最后一行是令人困惑的部分：将实现放在类的私有部分。通过实现，他的意思是函数定义，对吗？我的意思是，我从未见过一个函数声明为公共（作为原型）并在私有中实现。

我真的很困惑。请用一个简单的例子解释他想说什么。

Answer 1

所解释的概念比您想象的要抽象。 “接口”是“调用者期望对象执行的操作”。从技术上讲，实现是类实际执行这些操作的方式。

例如，参加 List 课程。 使用 List 的代码应该只关心它的接口：addObject()、clear()、getSize()、sort() 之类的东西。

但是List 的实现——调用者不应该关心的——在如何实现这一点上可能会有很大的不同。例如，数据可以存储为链表。或者也许作为一个动态数组。这是只有List 类需要关心的“私有”实现细节。确实可能会有一个名为reallocate() 左右的private: 方法。调用者永远不应该使用它；这是一个实现细节——不是公共接口的一部分。调用者不应该关心List 是如何分配其存储空间的。

同样，sort() 方法意味着它将对列表中的对象进行排序。就是这个界面。但是实现可以使用任意数量的算法来执行排序。实现是一个私有细节 - 可以在私有方法中完成。无论如何，它对调用者是隐藏的。

template<typename T>
class List
{
public:
    // public members are part of the interface: the externally-visible behavior "contract" your object guarantees.
    void addObject(const T& obj)
    {
        // call private methods to help carry out implementation.
        ensureCapacity(this->sizeAllocated + 1);
        this->sizeAdvertized += 1;
        // ... and copy the object into the right position in this->data...
    }

    size_t getSize() const
    {
        return this->sizeAdvertized;
    }

    // ... other members like clear(), sort()...

private:
    T* data;
    size_t sizeAllocated;
    size_t sizeAdvertized;

    // this needs to be private because it's not part of the interface. Callers
    // should never need to call this.
    void ensureCapacity(size_t requestedCapacity)
    {
        if(sizeAllocated >= requestedCapacity)
            return;// already have enough storage available.

        // ... reallocate this->data, copy existing items to the new array...

        this->sizeAllocated = requestedCapacity;
    }
};

最后要解决你所说的：

我的意思是，我从未见过一个函数声明为公共（作为原型）并以私有方式实现。

“私人”再次比您想象的更抽象。类的实现基本上是总是“私有的”，因为它对调用者是隐藏的。这并不一定意味着private: 访问说明符。这只是意味着它不会暴露给调用者。公共方法的实现符合这种描述。

Answer 2

你确实可以在一个类中拥有私有函数（方法）。考虑：

class X 
{
public:
  // public interface - this never changes and you provide documentation for it
  void do_something();

private:
  // this private interface is likely to change. consumers of this class
  // are prevented from calling these methods unless they are friends
  void first_private_thing();
  void second_private_thing();

};

// definition
void X::do_something()
{
  // private implementation in public method
  first_private_thing();
  second_private_thing();
}

这个主题还有进一步的扩展，例如：

class Base
{
public:
  // public non-virtual interface
  void do_something();

private:
  // calls private virtual implementation
  virtual void do_something_impl() = 0;

};

// definition:
void Base::do_something()
{
  do_something_impl();
}