Полное руководство. С# 4.0

Управление доступом в языке C# организуется с помощью четырех модификаторов доступа: public, private, protected и internal. В этой главе основное внимание уделяется модификаторам доступа public и private. Модификатор protected при меняется только в тех случаях, которые связаны с наследованием, и поэтому речь о нем пойдет в главе 11. А модификатор internal служит в основном для сборки, которая в широком смысле означает в C# разворачиваемую программу или библиотеку, и поэ тому данный модификатор подробнее рассматривается в главе 16.

Когда член класса обозначается спецификатором public, он становится доступ ным из любого другого кода в программе, включая и методы, определенные в других классах. Когда же член класса обозначается спецификатором private, он может быть доступен только другим членам этого класса. Следовательно, методы из других классов не имеют доступа к закрытому члену (private) данного класса. Как пояснялось в главе 6, если ни один из спецификаторов доступа не указан, член класса считается закры тым для своего класса по умолчанию. Поэтому при создании закрытых членов класса спецификатор private указывать для них необязательно.

Спецификатор доступа указывается перед остальной частью описания типа отдель ного члена. Это означает, что именно с него должен начинаться оператор объявления члена класса. Ниже приведены соответствующие примеры. public string errMsg; private double bal; private bool isError(byte status) { // ...

Для того чтобы стали более понятными отличия между модификаторами public и private, рассмотрим следующий пример программы. // Отличия между видами доступа public и private к членам класса. using System; class MyClass { private int alpha; // закрытый доступ, указываемый явно int beta; // закрытый доступ по умолчанию public int gamma; // открытый доступ // Методы, которым доступны члены alpha и beta данного класса. // Член класса может иметь доступ к закрытому члену этого же класса. public void SetAlpha(int а) { alpha = а; } public int GetAlpha { return alpha; } public void SetBeta(int a) { beta = a; } public int GetBeta { return beta; } } class AccessDemo { static void Main { MyClass ob = new MyClass; // Доступ к членам alpha и beta данного класса // разрешен только посредством его методов. ob.SetAlpha(-99); ob.SetBeta(19); Console.WriteLine("ob.alpha равно " + ob.GetAlpha); Console.WriteLine("ob.beta равно " + ob.GetBeta ); // Следующие виды доступа к членам alpha и beta // данного класса не разрешаются. // ob.alpha = 10; // Ошибка! alpha - закрытый член! // ob.beta =9; // Ошибка! beta - закрытый член! // Член gamma данного класса доступен непосредственно, // поскольку он является открытым. ob.gamma = 99; } }

Как видите, в классе MyClass член alpha указан явно как private, член beta ста новится private по умолчанию, а член gamma указан как public. Таким образом, члены alpha и beta недоступны непосредственно из кода за пределами данного клас са, поскольку они являются закрытыми. В частности, ими нельзя пользоваться непо средственно в классе AccessDemo. Они доступны только с помощью таких открытых (public) методов, как SetAlpha и GetAlpha. Так, если удалить символы коммен тария в начале следующей строки кода: // ob.alpha = 10; // Ошибка! alpha - закрытый член!

то приведенная выше программа не будет скомпилирована из-за нарушения правил доступа. Но несмотря на то, что член alpha недоступен непосредственно за преде лами класса MyClass, свободный доступ к нему организуется с помощью методов, определенных в классе MyClass, как наглядно показывают методы SetAlpha и GetAlpha. Это же относится и к члену beta.

Из всего сказанного выше можно сделать следующий важный вывод: закрытый член может свободно использоваться другими членами этого же класса, но недоступен для кода за пределами своего класса. Организация закрытого и открытого доступа

Правильная организация закрытого и открытого доступа — залог успеха в объектно- ориентированном программировании. И хотя для этого не существует твердо уста новленных правил, ниже перечислен ряд общих принципов, которые могут служить в качестве руководства к действию.

Члены, используемые только в классе, должны быть закрытыми.

Данные экземпляра, не выходящие за определенные пределы значений, должны быть закрытыми, а при организации доступа к ним с помощью открытых методов следует выполнять проверку диапазона представления чисел.

Если изменение члена приводит к последствиям, распространяющимся за пределы области действия самого члена, т.е. оказывает влияние на другие аспекты объекта, то этот член должен быть закрытым, а доступ к нему — контролируемым.

Члены, способные нанести вред объекту, если они используются неправильно, должны быть закрытыми. Доступ к этим членам следует организовать с помощью открытых методов, исключающих неправильное их использование.

Методы, получающие и устанавливающие значения закрытых данных, должны быть открытыми.

Переменные экземпляра допускается делать открытыми лишь в том случае, если нет никаких оснований для того, чтобы они были закрытыми.

Разумеется, существует немало ситуаций, на которые приведенные выше прин ципы не распространяются, а в особых случаях один или несколько этих принципов могут вообще нарушаться. Но в целом, следуя этим правилам, вы сможете создавать объекты, устойчивые к попыткам неправильного их использования. Практический пример организации управления доступом

Для чтобы стали понятнее особенности внутреннего механизма управления до ступом, обратимся к конкретному примеру. Одним из самых характерных примеров объектно-ориентированного программирования служит класс, реализующий стек — структуру данных, воплощающую магазинный список, действующий по принципу "первым пришел — последним обслужен". Свое название он получил по аналогии со стопкой тарелок, стоящих на столе. Первая тарелка в стопке является в то же время последней использовавшейся тарелкой.

Стек служит классическим примером объектно-ориентированного программиро вания потому, что он сочетает в себе средства хранения информации с методами досту па к ней. Для реализации такого сочетания отлично подходит класс, в котором члены, обеспечивающие хранение информации в стеке, должны быть закрытыми, а методы доступа к ним — открытыми. Благодаря инкапсуляции базовых средств хранения ин формации соблюдается определенный порядок доступа к отдельным элементам стека из кода, в котором он используется.

Для стека определены две основные операции: поместить данные в стек и извлечь их оттуда. Первая операция помещает значение на вершину стека, а вторая — извле кает значение из вершины стека. Следовательно, операция извлечения является без возвратной: как только значение извлекается из стека, оно удаляется и уже недоступно в стеке.

В рассматриваемом здесь примере создается класс Stack, реализующий функции стека. В качестве базовых средств для хранения данных в стеке служит закрытый мас сив. А операции размещения и извлечения данных из стека доступны с помощью от крытых методов класса Stack. Таким образом, открытые методы действуют по упо мянутому выше принципу "последним пришел — первым обслужен". Как следует из приведенного ниже кода, в классе Stack сохраняются символы, но тот же самый меха низм может быть использован и для хранения данных любого другого типа. // Класс для хранения символов в стеке. using System; class Stack { // Эти члены класса являются закрытыми. char[] stck; // массив, содержащий стек int tos; // индекс вершины стека // Построить пустой класс Stack для реализации стека заданного размера. public Stack(int size) { stck = new char[size]; // распределить память для стека tos = 0; } // Поместить символы в стек. public void Push(char ch) { if(tos==stck.Length) { Console.WriteLine(" - Стек заполнен."); return; } stck[tos] = ch; tos++; } // Извлечь символ из стека. public char Pop { if(tos==0) { Console.WriteLine(" - Стек пуст."); return (char) 0; } tos--; return stck[tos]; } // Возвратить значение true, если стек заполнен. public bool IsFull { return tos==stck.Length; } // Возвратить значение true, если стек пуст. public bool IsEmpty { return tos==0; } // Возвратить общую емкость стека. public int Capacity { return stck.Length; } // Возвратить количество объектов, находящихся в данный момент в стеке. public int GetNum { return tos; } }