6.14 使用数据成员和成员函数

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2023-12-01

员函数调整客户的银行借贷(例如 BanLAccount 类的 private 数据成员)。

类通常提供 public 成员函数，让类的客户设置(写入)或读取(取得) private 数据成员的值。这些函数通常称为get和set。更具体地说，设置数据成员interestRate的成员函数通常称为setInterestRate，读取数据成员IntersetRate的值通常称为 getInterestRate。读取函数也称为查询函数。

提供get和set函数与指定数据成员为public同样重要，这是C++语言在软件工程中的另一优势。如果数据成员为public，则程序中的任何函数可以随意读取和写入这个数据成员。如果数据成员为private．则public get函数可以让其他函数读取数据，而且数据的显示和格式化也可以用get函数控制。public set函数通常用于检查数据成员的修改，保证新值是适当的数据项目。例如，如果想把一个月的日期号数设置为37会被禁止，将人的身高设置为负值也会被禁止，将数字量设置为字母值也会被拒绝，将一个人的成绩设置为185分(取百分制时)同样也会被拒绝等等。

软件工程视点 6.22
指定 private 数据成员并通过 public 成员函数控制这些数据成员的访问(特别是写入访问)可以保证数据的完整性。

测试与调试提示 6.5
指定private数据成员并不能自动保证数据完整性，程序员还要提供验证检查。但 C++ 提供了让程序员方便地设计更好的程序的框架。

编程技巧 6.7
设置 private 数据值的成员函数应验证所要新值是否正确，如果不正确，则 set 数应将 Privte 数据成员设置为相应的一致状态。

试图要对数据成员指定无效值时，应当提醒类客户。类的 set 函数常写成返回一个值，表示试图对数据成员指定无效值。这样就使类的客户可以测试set函数的返回值，确定其操作的对象是否为有效对象，并在对象无效时采取相应操作。

图 6.10 将 Time 类扩展成包括private数据成员 hour、minute 和 second 的 get 和 set 函数。set 函数严格控制数据成员的设置。如果想把数据成员设置为无效值，则会把数据成员设置为0(从而使数据成员保持一致状态)。每个 get 函数只是返回相应数据成员的值。程序首先用set函数设置 Time 对象t的 private 数据成员为有效值，接着用 get 函数读取这个值以便输出。然后set函数要将 hour 和 second 成员设置为无效值并将 minute 成员设置为有效值，并用 get 函数读取这个值以便输出。

输出表明，无效值使得数据成员设置为0。最后，程序将时间设置为 11:58:00 并用函数 incrementMinutes 增加3分钟。函数 incrementMinutes 是个非成员函数，它调用 get 和 set 成员函数增加 minute 成员的值。尽管这样的方法实现了所需的功能，但是多次函数调用降低了程序的性能。下一章将介绍用友元函数消除多次函数调用的性能负担。

常见编程错误 6.11
构造函数可以调用类的其他成员函数，如 set 和 get 函数，但由于构造函数初始化对象，因此数据成员可能还处于不一致状态。数据成员在初始化之前使用可能造成逻辑错误。

1 // Fig. 6.10: time3.h
2 // Declaration of the Time class.
4
5 // preprocessor directives that
6 // prevent multiple inclusions of header file
7 #ifndef TIME3_H
8 #define TIME3_H
9
10 class Time {
11 public:
12 Time( int = 0, int = 0, int= 0 ); // constructor
13
14 // set functions
15 void setTime( int, int, int ); // set hour, minute, se
16 void setHour( iht ); // set hour
17 void setMinute( int ); // set minute
18 void setSecond( int ); // set second
19
20 // get functions
21 int getHourO; // return hour
22 int getMinute(); // return minute
23 int getSecond(); // return second
24
25 void printMilitary(); // output military time
26 void printStandard(); // output standard time
27
28 private:
29 int hour; // 0 - 23
30 int minute; // 0 - 59
31 int second; // 0 - 59
32 }
33
34 #endif
35 // Fig. 6.10: time3.cpp
36 // Member function defintions for Time class
37 #include "time3.h"
38 #include <iostream.h>
39
40 // Constructor function to initialize private data.
42 // Default values are 0 (see class definition).
43 Time::Time( int hr, int min, int sec )
44 { setTime( hr, min, sec ); }
45
46 // Set the values of hour, minute, and second.
47 void Time::setTime(int h,int m,int s)
48 {
49 setHour( h );
50 setMinute( m );
51 setSecond( s );
52 }
53
54 // Set the hour value
55 void Time::setHour(int h)
56 {hour = (h>0 && h <24 )? h: 0;}
57
58 // Set the minute value
59 void Time::setMinute( int m )
60 { minute = ( m >= 0 && m 60 ) ? m : 0; }
61
62 // Set the second value
63 void Time::setSecond( int s
64 { second = ( s >= 0 && s < 60 ) ? s : 0; }
65
66 // Get the hour value
67 int Time::getHour() { return hour;}
68
69 // Get the minute value
70 int Time::getMinute() { return minute; }
71
72 // Get the second value
73 int Time::getSecond() { return second; }
74
75 // Print time is military format
76 void Time::printMilitary()
77 {
78 cout << ( hour < 10 ? "0" : "" ) << hour << ":"
79 << ( minute < 10 ? "0" : "" ) << minute;
8O }
81
82 // Print time in standard format
83 void Time::printStandard{)
84 {
85 cout << ( { hour == 0 II hour == 12 ) ? 12 : hour % 12 )
86 << ":" << ( minute < 10 ? "0" : "" ) << minute
87 << ":" << ( second < 10 ? "0" : "" ) << second
88 << ( hour < 12 ? "AM" : "PM" );
89 }
90 // Fig. 6.10: fig06_lO.cpp
92 #include <iostream.h>
91 // Demonstrating the Time class ser and get functions
92 #include<iostream.h>
93 #include "time3.h"
94
95 void incrementMinutes( Time &, const iht );
96
97 int main()
98 {
99 Time t;
100
101 t.setHour{ 17 );
102 t.setMinute( 34 );
103 t.setSecond( 25 );
104
105 cout << "Result of setting all valid values:\n;
106 << our: << t.getHour()
107 << " Minute: " << t.getMinute()
108 <<" Second: "<< t.getSecond();
109
110 t.setHour( 234 ); // invalid hour set to 0
111 t.setMinute( 43 );
112 t.setSecond( 6373 ); // invalid second set to 0
113
114 cout << "\n\nResult of attempting to set invalid hour and"
115 << "second:\m Hour: "<< t.getHour()
116 <<" Minute: "<< t.getMinute()
117 <<" Second: "<< t.getSecond() << "\n\n";
118
119 t.setTime( 11, 58, 0 );
120 incrementMinutes( t, 3 );
121
122 return 0;
123 }
124
125 void incrementMinutes(Time &tt, const int count)
126 {
127 cout << "Incrementing minute" << count
128 << "times:\nStart time: ";
129 tt.priatStandard();
130
131 for (int i = 0; i < count; i++ ) {
132 tt.setMinute( (tt.getMinute() + 1 ) % 60);
133
134 if (tt.getMinute() == 0 )
135 tt.setHour( ( tt.getHour() + 1 ) % 24);
136
137 cout << "\nminute + 1: ";
138 tt.printStandard();
139 }
140
141 cout << endl;
142 }

输出结果：

Result of setting all valid values:
Hour: 17 Minute: 34 Second: 25
Result of attempting to set inv]id hour and second:
Hour: 0 Minute: 43 Second: 0
Incrementing minute 3 times:
Start time: 11:58:00 AM
minute + 1; 11:59:00 AM
mioute + 1:12:00:00 PM
minute + 1:12:01:00 PM

图 6.10 使用 set 和 get 函数

从软件工程角度看，使用 set 函数非常重要，因为它们可以进行有效性检查。set 和 get 函数还有其他重要的软件工程优势。

软件工程视点 6.23
通过 set 和 get 函数访问 private 数据不仅能防止数据成员接受无效值，而且还使类的客户J需要考虑数据成员的表达方式。这样，如果数据表达方式因故改变(通常是为了减少所需存储量或提高性能)，只要成员函数提供的接口不变，那么只需改变成员函数而不必改变客户，但客户可能需要重新编译。