c++ - 对象切片会破坏封装吗？

Question

在我看来，在 OOP 中，公共(public)接口(interface)的一个作用是确保对象始终处于有效状态(这是为什么你不能 memcpy 到非-pod 类型)。例如。一个非常基本的、迂腐的例子:(请忽略类 java 的 set/get):

class Restricted {
protected:
  int a;

public:
  Restricted() : a{0} {}

  // always returns a non-negative number
  auto get() const -> int {
    return a;
  }

  auto set(int pa) -> void {
    if (pa < 0) 
      a = 0;
    else
      a = pa;
  }

  auto do_something() {
    // here I code with the assumption that
    // a is not negative
  }
};

在此示例中，类 Restricted 的建模方式是 Restricted 对象始终包含一个非负数。这就是我为 Restricted 定义有效状态的方式。通过查看接口(interface)，我可以说 Restricted::get 将始终返回一个非负数。用户无法让 Restricted 持有负数。

a 受到保护，让选项可以轻松扩展类。因此，让我们使用允许所有数字的类型扩展 Restricted:

class Extended : public Restricted {
public:
  Extended()  { a = -1; }

  auto set(int pa) -> void {
    a = pa;
  }

  auto do_something() {
    // now a can be negative, so I take that into account
  }
};

乍一看一切正常。 Extended 不会修改 Restricted 或其行为。 Restricted 仍然是一样的，我们只是添加了另一种也允许负数的类型。

除了我们最初对 Restricted 的假设不再成立。用户可以轻松获得包含负数的 Restricted 对象(处于无效状态的对象)，因为:

C++ 允许在没有任何警告的情况下进行对象切片:

Restricted r = Extended{};

// or

Extended e;
e.set(-24);

Restricted r = e;

// and then:

r.do_something(); // oups

有些东西没有加起来:

• 将 Extended 创建为 Restricted 的子类是错误的吗？如果是，为什么？
• 如果我希望 a 始终为非负值，那么将 a 设置为 protected 是否错误？为什么？ protected 不允许在我的类(class)中改变行为。
• C++ 允许对象切片是错误的吗？
• 以上所有
• 别的

Answer 1

was it wrong to set a as protected if I expect a to be always non-negative? Why?

是的，这是错误的。 Restricted 的接口(interface)要求 a 是非负数。那就是类型设置的不变量。而且它没有虚拟函数来允许派生类覆盖该不变量。

通过违反该不变性(并且由于您好奇地缺少 virtual 函数)，Extended 打破了 OOP 的基本规则:派生类实例应该能够被视为(公共(public))基类的实例。那并不意味着切片；我的意思是，您应该能够将 Extended 传递给一个函数，该函数接受对 Restricted 的指针/引用，并且一切都应该像在与 扩展。

was it wrong to create Extended as a subclass of Restricted? If so, why?

错误的是:

1. 使 a protected 而不是 private。

2. 将 Restricted 的接口(interface)设为非虚拟。

is it wrong for C++ to allow object slicing?

没有。