C++类设计问题

Question

我有一个类Node。这个类可以添加或删除与自己相关的其他节点。Node被List类使用。为了防止在使用过程中（外部，即不是通过适当的类）直接修改节点，并导致List类出现问题，节点的添加/删除函数要么是protected或private。这需要List类是Node的友元。

然而，这样做的问题在于List类本身是其他子类的模板类，为每个子类添加原型/添加friend关键字显然不是最佳解决方案。

如何设计Node和List类/子类，以便：

• Node 不能被外部构造，只能由特定的类/子类构造？
• Node 可以根据上述条件构造/删除其他节点？
• 仅特定类（List、list子类和list辅助类 - list辅助类不是list的子类）可以访问Node函数？
• 给定以上条款，节点变量（Item）是公开可访问的吗？
• List、list子类和list辅助类可以直接或间接修改Node的非公共变量吗？

这些是否可能，并且如果可能，应该怎么做呢？

- SE Does Not Like Dissent

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为什么外部代码会有访问 list 中的 node 的权限呢？node 是列表实现的内部细节，不应该泄漏到列表之外。对于列表迭代，您可以提供一个 iterator 类型，它具有访问权（但受您控制），只会提供访问和递增操作...与STL列表非常相似...再次，请查看那里的代码。 - David Rodríguez - dribeas

Answer 1

标准库的std::list类模板是一个设计链表的示例，使得客户端代码无法访问内部节点等。

没有访问权限，就不会有不必要的干扰......

然而，一般来说，更实际的做法是稍微信任一下，不需要自己承担确保别人的代码正确性的责任。在C++中表达所有的使用限制非常繁琐。稍微开放一点可以节省很多工作-这是一种权衡。

祝好！

- Cheers and hth. - Alf

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+1 是对客户的信任。因为这是 C++，而这就是我们的一贯做法。 - Seth Carnegie

我更关注安全而不是无知。 - SE Does Not Like Dissent

@SSight3：你在评论中提到的“security”具体是什么？如果你指的是入侵保护方面的“security”，那么你可能需要重新考虑，因为“private”或“protected”并不能阻止有权访问代码的用户做任何事情... - David Rodríguez - dribeas

@David：子类将templatelist澄清（并在适用的情况下）扩展为其他特定角色，例如charlist（因此它可以读取以NULL结尾的字符串，处理std :: string，附加null等）。助手类基本上是templatelist的迭代器（包括const应用程序的只读迭代器）。Templatelist有自己的迭代器，但在const调用期间无法使用。 - SE Does Not Like Dissent

@SSight3：所以你有一个列表和一个字符列表，它基本上是一个列表但以空字符结尾，它们是否要多态使用？你想将charlist传递给接受list的函数，并期望它像常规列表一样工作吗？可以通过向量（管理数据的底层类型）来实现字符串，但这并不意味着字符串是向量。对于处理list的每个操作，是否都可以自由地应用于charlist？ - David Rodríguez - dribeas

Answer 2

我会把 Node 定义为 List 的受保护嵌套类：

class List
{
    ...
    protected:
        class Node
        {
            ...
        };
};

这样，只有List及其子类才能访问它。由于它嵌套在List中，List可以访问它的私有/受保护成员和函数。 它还有助于突出两个类之间的功能关系。这可能已经解决了您所有的要点，除了第三个。 编辑 仔细检查事实后，似乎在C++中，封闭类并没有特殊的访问权限来访问嵌套类成员（这似乎是Java的事情），请参见here。因此，您需要将Node成员设置为public，但我仍然认为这种解决方案鼓励良好的封装。

- Mac

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我曾经考虑过这个问题，但是由于列表使用了辅助类，所以我不得不将其搁置。我可能需要重新编写辅助类，使其成为列表本身的子类。但这样做会使节点通过List::Node可访问吗？ - SE Does Not Like Dissent

@SSight3：这将使Node仅对朋友和亲戚（即friend类和派生类型）可通过List::Node访问。我不确定您如何管理辅助类，或者它们的作用是什么（即您在问题中没有提供足够的信息），但您可能可以继续执行相同的操作，或将它们声明为友元（我会避免无谓地强制继承）。 - David Rodríguez - dribeas

Answer 3

我不确定我是否理解了问题，所以我将提供不同的方法而不是答案：

• 让list成为node唯一的朋友，并确保它作为受保护的方法提供所有从list派生类型所需的操作。在这种方法中，list类型作为所有派生类型的node类的代理。

• 让node成为list的受保护内部类型。它是list内部类型并且是受保护的，这使得list层次结构之外的所有人都无法使用该类型，node中的所有方法都可以是公共的。

• 友好和信任：保持设计不变，并使node中的某些操作对所有人公开。信任用户的内容并记录您的list类构建的不变量，以便用户代码知道不要执行哪些操作。

我更喜欢第一种选择，因为它提供了一个具有管理节点责任的列表，这是一件好事，至少比共享责任要好...只有一个地方可能出错：列表类和它自己维护不变量。

- David Rodríguez - dribeas

Answer 4

作为一个想法，可以使用Mac的答案：

声明一个名为NodeAccess的类，NodeAccess包含在protected下声明的Node类（就像Mac的答案一样）。

将node中的函数声明为public。

class NodeAccess
{
    protected:
        class Node
        {
            public:
            void Function(){}
        };
};

然后，对于想要访问该节点的每个类，它们都以受保护的方式继承NodeAccess，这将授予它们和所有其他子类在受保护规则集内访问节点的权限，但防止任何其他类直接访问节点。

class Helper: protected NodeAccess
{

};

class OtherHelper: protected Helper
{

};

//等等

- SE Does Not Like Dissent