c++ - 为什么 C++ 允许使用这种方法修改私有(private)成员？

Question

看完后this question 几分钟前，我想知道为什么语言设计者允许它，因为它允许间接修改私有(private)数据。举个例子

 class TestClass {
   private:
    int cc;
   public:
     TestClass(int i) : cc(i) {};
 };

 TestClass cc(5);
 int* pp = (int*)&cc;
 *pp = 70;             // private member has been modified

我测试了上面的代码，确实修改了私有(private)数据。是否有任何解释为什么允许这种情况发生，或者这只是语言中的疏忽？它似乎直接破坏了私有(private)数据成员的使用。

Answer 1

因为，正如 Bjarne 所说，C++ 旨在防止 Murphy，而不是 Machiavelli。

换句话说，它应该可以保护您免受事故的影响——但是如果您从事任何破坏它的工作(例如使用类型转换)，它甚至不会试图阻止您。

当我想到它时，我想到了一个有点不同的比喻:它就像浴室门上的锁。它向您发出警告，表明您现在可能不想走进去，但如果您决定从外面打开门，那是微不足道的。

编辑:至于@Xeo 讨论的问题，关于为什么标准说“拥有相同的访问控制”而不是“拥有所有公共(public)访问控制”，答案很长而且有点曲折。

让我们回到开始，考虑一个像这样的结构:

struct X {
    int a;
    int b;
};

对于这样的结构，C 总是有一些规则。一种是在结构体的实例中，结构体本身的地址必须等于a的地址。 ，因此您可以将指向结构的指针转换为指向 int 的指针。 , 并访问 a具有明确的结果。另一个是成员在内存中的排列顺序与它们在结构中定义的顺序相同(尽管编译器可以自由地在它们之间插入填充)。

对于 C++，有意维护这一点，尤其是对于现有的 C 结构。同时，如果编译器想要强制执行 private，有一个明显的意图。 (和 protected )在运行时，应该很容易做到(合理有效)。

因此，给出类似的东西:

struct Y { 
    int a;
    int b;
private:
    int c;
    int d;
public:
    int e;

    // code to use `c` and `d` goes here.
};

应该要求编译器在 Y.a 方面保持与 C 相同的规则。和 Y.b .同时，如果它要在运行时强制访问，它可能希望将所有公共(public)变量一起移动到内存中，因此布局更像是:

struct Z { 
    int a;
    int b;
    int e;
private:
    int c;
    int d;
    // code to use `c` and `d` goes here.
};

然后，当它在运行时强制执行时，它基本上可以执行类似 if (offset > 3 * sizeof(int)) access_violation(); 的操作。

据我所知，没有人做过这件事，我不确定标准的其余部分是否真的允许这样做，但似乎至少有一个想法的半成形胚芽沿着这条线。

为了强制执行这两者，C++98 说 Y::a和 Y::b必须按照内存中的顺序，并且 Y::a必须在结构的开头(即类似 C 的规则)。但是，由于中间的访问说明符，Y::c和 Y::e彼此之间不再需要井然有序。换句话说，所有在它们之间没有访问说明符定义的连续变量被分组在一起，编译器可以自由地重新排列这些组(但仍然必须在开始时保留第一个)。

这很好，直到某个 SCSS (即我)指出规则的编写方式还有一个小问题。如果我写的代码如下:

struct A { 
    int a;
public:
    int b;
public:
    int c;
public:
    int d;
};

......你最终有点自相矛盾。一方面，这仍然是正式的 POD 结构，因此应该应用类似 C 的规则——但是由于您在成员之间拥有(不可否认的无意义)访问说明符，它还允许编译器重新排列成员，因此打破他们想要的类似 C 的规则。

为了解决这个问题，他们对标准进行了一些重新措辞，以便讨论所有成员都具有相同的访问权限，而不是他们之间是否存在访问说明符。是的，他们本可以刚刚宣布规则仅适用于公共(public)成员，但似乎没有人认为可以从中获得任何好处。鉴于这是修改现有标准，其中包含大量已使用了很长时间的代码，因此选择了他们可以进行的最小更改仍然可以解决问题。