如何在 C++ 中伪造 "visibility of class"（不是函数）？

Question

有no feature that control visibility/accessibility of class in C++。

有什么办法可以伪造吗？
有没有macro/template/magic的C++可以模拟最接近的行为？

情况是这样

Util.h（图书馆）

class Util{   
    //note: by design, this Util is useful only for B and C
    //Other classes should not even see "Util"
    public: static void calculate(); //implementation in Util.cpp
};

B.h（图书馆）

#include "Util.h"
class B{ /* ... complex thing */  };

C.h（图书馆）

#include "Util.h"
class C{ /* ... complex thing */  };

D.h（用户）

#include "B.h"    //<--- Purpose of #include is to access "B", but not "Util"
class D{ 
    public: static void a(){
        Util::calculate();   //<--- should compile error     
        //When ctrl+space, I should not see "Util" as a choice.
    }
};

我糟糕的解决方案

将Util的所有成员设为私有，然后声明:-

friend class B;
friend class C;

(编辑: 感谢 A.S.H "no forward declaration needed here" .)

缺点：-

这是一个修改 Util 以某种方式识别 B 和 C。
我认为这没有意义。
现在 B 和 C 可以访问 Util 的每个成员，打破任何 private 门禁。
有a way to enable friend for only some members，但不是很可爱，不能用于这种情况。
D就是不能用Util，但是还是可以看的
在 D.h 中使用自动完成（例如 ctrl+space）时，Util 仍然是一个选择。

（编辑）注意：这一切都是为了方便编码；防止一些错误或错误使用/更好的自动完成/更好的封装。这与反黑客或防止未经授权访问该功能无关。

（编辑，接受）：

遗憾的是，我只能接受一种解决方案，所以我主观地选择了需要较少工作并提供更多灵活性的解决方案。

对于未来的读者，Preet Kukreti（& texasbruce 在评论中）和 Shmuel H.（&A.S.H是评论）也提供了很好的解决方案，值得一读。

Answer 1

一个可能的解决方案是将 Util 推入命名空间，并将其 typedef 放入 B 和 C classes:

namespace util_namespace {

    class Util{
    public:
        static void calculate(); //implementation in Util.cpp
    };
};

class B {

    typedef util_namespace::Util Util;

public:

    void foo()
    {
        Util::calculate(); // Works
    }
};

class C {

    typedef util_namespace::Util Util;

public:

    void foo()
    {
        Util::calculate(); // Works
    }
};

class D {

public:

    void foo()
    {
        Util::calculate(); // This will fail.
    }
};

如果 Util class 在 util.cpp 中实现，则需要将其包装在 namespace util_namespace { ... } 中。至于B和C，它们的实现可以参考一个名为Util的class，没有人会更聪明。如果不启用 typedef，D 将找不到该名称的 class。

Answer 2

实现此目的的一种方法是将单个中介 class 加为好友，其唯一目的是为底层功能提供访问接口。这需要一些样板文件。然后 A 和 B 是 subclasses 并且因此能够使用访问接口，但不能直接在 Utils:

中使用任何东西

class Util
{
private:
    // private everything.
    static int utilFunc1(int arg) { return arg + 1; }
    static int utilFunc2(int arg) { return arg + 2; }

    friend class UtilAccess;
};

class UtilAccess
{
protected:
    int doUtilFunc1(int arg) { return Util::utilFunc1(arg); }
    int doUtilFunc2(int arg) { return Util::utilFunc2(arg); }
};

class A : private UtilAccess
{
public:
    int doA(int arg) { return doUtilFunc1(arg); }
};

class B : private UtilAccess
{
public:
    int doB(int arg) { return doUtilFunc2(arg); }
};

int main()
{
    A a;
    const int x = a.doA(0); // 1
    B b;
    const int y = b.doB(0); // 2
    return 0;
}

A 或 B 都无法直接访问 Util。客户端代码也不能通过 A 或 B 实例调用 UtilAccess 成员。添加使用当前 Util 功能的额外 class C 不需要修改 Util 或 UtilAccess 代码。

这意味着您可以更严格地控制 Util（特别是如果它是有状态的），使代码更易于推理，因为所有访问都是通过规定的接口进行的，而不是给 direct/accidental访问匿名代码（例如 A 和 B）。

这需要样板文件并且不会自动传播来自 Util 的更改，但它比直接友谊更安全。

如果您不想必须 subclass，并且您很高兴每次使用 class 都有 UtilAccess 更改，您可以进行以下修改：

class UtilAccess
{
protected:
    static int doUtilFunc1(int arg) { return Util::utilFunc1(arg); }
    static int doUtilFunc2(int arg) { return Util::utilFunc2(arg); }

    friend class A;
    friend class B;
};

class A
{
public:
    int doA(int arg) { return UtilAccess::doUtilFunc1(arg); }
};

class B
{
public:
    int doB(int arg) { return UtilAccess::doUtilFunc2(arg); }
};

还有一些相关的解决方案（用于对class的部分进行更严格的访问控制），一个称为Attorney-Client，另一个称为PassKey，两者都在这个答案中讨论：clean C++ granular friend equivalent? (Answer: Attorney-Client Idiom)。回想起来，我认为我提出的解决方案是 Attorney-Client 习语的变体。

Answer 3

我认为最好的方法是根本不在 public header 中包含 Util.h。

要做到这一点，#include "Util.h" 仅在执行 cpp 文件中：

Lib.cpp:

#include "Util.h"

void A::publicFunction() 
{
    Util::calculate();
}

通过这样做，您可以确保更改 Util.h 只会对您的库文件产生影响，而不会对库的用户产生影响。

此方法的问题是无法在您的 public header 中使用 Util（A.h、B.h）。 forward-declaration 可能是这个问题的部分解决方案：

// Forward declare Util:
class Util;

class A {
private:
    // OK;
    Util *mUtil;

    // ill-formed: Util is an incomplete type
    Util mUtil;
}

如何在 C++ 中伪造 "visibility of class"（不是函数）？

How to fake "visibility of class" (not of functions) in C++?

c++

class-visibility

visual-studio-2015

情况是这样

我糟糕的解决方案