用 C 语言实现数据隐藏访问说明符

Question

有没有一种方法可以在 C 语言中实现访问说明符，例如“private”、“protected”。我在互联网上遇到了关于使用“静态”和“ifdefs”使函数仅在某些其他函数中可用的解决方案。

除此之外，是否有任何 C 实现等效于在 C++ 类中使用私有和受保护的访问说明符？

Answer 1

C 没有访问说明符。向调用者隐藏某些内容的唯一方法是不在标题中提供其声明。

您可以在翻译单元中将其设为静态：

myapi.h

extern int visibleVariable;
void visibleFunction();

myapi.c

int visibleVariable;
static int invisibleVariable;
void visibleFunction() {
    ...
}
static void invisibleFunction() {
    ...
}

您还可以通过将struct 的定义放在实现文件中来隐藏它。这样，您的结构的所有字段都将对翻译单元私有。这种方法的缺点是您的 API 的用户将无法声明您的 struct 类型的变量，因此他们需要通过指针处理您的 struct。

C 没有继承的概念，因此不存在等同于protected 的访问权限。

Answer 2

C 没有用户可定义的名称空间或访问说明符。由于您排除（ab）使用预处理器，因此尝试访问“类”的私有部分时出现编译器错误的唯一方法是没有一个暴露“私有”内容的 .h 文件。它们仍然可以放入“私有”单独的 .h 文件（包含在模块或库自己的 .c 文件中，但不意味着包含在应用程序代码中），或隐藏在 #ifdefs 后面（需要特殊定义才能激活“私人”部分）。

隐藏事物的一种常见方法是使用不透明结构，也称为不透明指针。对于这种方法，模块或库之外的代码只有指向结构的指针，但没有结构定义。然后它使用模块提供的函数来获取一个实例，访问它，最后释放它。

通过这种方法，您可以轻松获得公共接口：您在公共 .h 文件中提供的功能，以及任何在那里定义的公共支持结构。私有接口是完整结构定义可见的代码，以及不在公共 .h 文件中的任何函数。

受保护的访问意味着继承，当使用 C 手动实现时，它的工作方式通常与 C++ 非常不同，并且这个主题过于广泛，无法在此答案中涵盖。最接近这种情况的可能是有几个 .h 文件，它们提供了几个级别的“公共”访问，然后程序员有责任不与它们发生问题。

这种方法的好处是，如果结构发生变化，则不需要修改（甚至重新编译）使用该模块的其他代码。通常 struct 甚至可能是一个联合，然后模块的函数会根据实际类型进行分支，所有这些都不会从使用它的代码中看到。另一个好处是，该模块可以控制结构的创建，因此它可以拥有一个结构池并避免使用堆，所有这些对应用程序代码都是不可见的。一个缺点是，你不能有内联函数（因为 .h 文件中的内联函数体需要结构定义，我们试图在这里隐藏它），这会在性能受到关注的情况下阻止一些很好的编译器优化。

示例（为此答案编写的未经测试的代码）：

模块.h：

// ...other standard header file stuff ...

// forward declaration of struct
struct module_data;

// "constructor" function
struct module_data *module_initialize_data(int value);

// modification function
int module_update_data(struct module_data *data, int adjust);

// "destructor" function
void module_release(struct module_data *data);

模块.c

#include "module.h"

// struct definition only in the .c file
struct module_data {
   int value;
};

struct module_data *module_initialize_data(int value) {
    struct module_data *data = malloc(sizeof(*data));
    data->value = value;
    return data;
}

int module_update_data(struct module_data *data, int adjust) {
    data->value += adjust;
    return data->value;
}

void module_release(struct module_data *data) {
    free(data);
}

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相关维基百科链接供参考：

• https://en.wikipedia.org/wiki/Opaque_pointer
• https://en.wikipedia.org/wiki/Opaque_data_type