Что такое инкапсуляция во время компиляции в C?

Когда я исследовал преимущества C над C ++, я наткнулся на этот параграф:

Стандартным способом инкапсуляции в C является предварительное объявление структуры и доступ к ее данным только через функции. Этот метод также создает инкапсуляцию времени компиляции. Инкапсуляция времени компиляции позволяет нам изменять элементы структур данных без перекомпиляции клиентского кода (другой код использует наш интерфейс). С другой стороны, стандартный способ инкапсуляции C ++ (с использованием классов) требует перекомпиляции клиентского кода при добавлении или удалении закрытых переменных-членов.

Я понимаю, как упреждающее объявление структуры и доступ к ее членам через функции скрывает детали реализации структуры. Что я не понимаю, так это в частности:

Инкапсуляция времени компиляции позволяет нам изменять элементы структур данных без перекомпиляции клиентского кода (другой код использует наш интерфейс).

В каком сценарии это применимо?

— MBL
источник

По сути, structэто черный ящик с неизвестными внутренностями. Если клиент не знает внутренности, он никогда не сможет получить к ним доступ напрямую, и вы можете изменить их по своему желанию. Это похоже на инкапсуляцию в ООП. Внутренние компоненты являются частными, и вы можете изменить объект только с помощью открытых методов.

— Sulthan

Это не всегда верно. Если вы решите добавить / удалить элементы структуры, вы измените ее размер. Это потребует перекомпиляции клиентского кода.

— DarkAtom

@DarkAtom Не правда! Если клиент не знает содержимого ( непрозрачная структура), то он не знает его размера, поэтому изменение размера не является проблемой.

— Адриан Моул

@DarkAtom: разрешение доступа к структуре только через функции включает в себя распределение только через функции. Библиотека предоставит функцию для выделения структуры, и клиент никогда не узнает ее размера. Изменение размера не требует перекомпиляции клиента.

— Эрик Постпищил

Обратите внимание, что это технически не является «преимуществом C над C ++», поскольку вы можете (и часто делаете) реализовать ту же идею в C ++. Посмотрите на идиому "прыщ" .

— user4815162342

Ответы:

Возможный сценарий реальной ситуации, когда это происходит, когда библиотека базы данных, написанная в дни, когда пространство на жестком диске было очень ограничено, использовала один байт для хранения поля даты в году (например, 11-NOV-1973 бы 73на год). Но когда наступил 2000 год, этого уже было бы недостаточно, и тогда год должен был быть сохранен как короткое (16-разрядное) целое число. Соответствующий (очень упрощенный) заголовок для этой библиотеки может быть таким:

// dbEntry.h
typedef struct _dbEntry dbEntry;

dbEntry* CreateDBE(int day, int month, int year, int otherData);
void DeleteDBE(dbEntry* entry);
int GetYear(dbEntry* entry);

И «клиентская» программа будет:

#include <stdio.h>
#include "dbEntry.h"

int main()
{
    int dataBlob = 42;
    dbEntry* test = CreateDBE(17, 11, 2019, dataBlob);
    //...
    int year = GetYear(test);
    printf("Year = %d\n", year);
    //...
    DeleteDBE(test);
    return 0;
}

«Оригинальная» реализация:

#include <stdlib.h>
#include "dbEntry.h"

struct _dbEntry {
    unsigned char d;
    unsigned char m;
    unsigned char y;    // Fails at Y2K!
    int dummyData;
};

dbEntry* CreateDBE(int day, int month, int year, int otherData)
{
    dbEntry* local = malloc(sizeof(dbEntry));
    local->d = (unsigned char)(day);
    local->m = (unsigned char)(month);
    local->y = (unsigned char)(year % 100);
    local->dummyData = otherData;
    return local;
}

void DeleteDBE(dbEntry* entry)
{
    free(entry);
}

int GetYear(dbEntry* entry)
{
    return (int)(entry->y);
}

Затем, при приближении 2000 года, этот файл реализации будет изменен следующим образом (все остальное остается без изменений):

struct _dbEntry {
    unsigned char d;
    unsigned char m;
    unsigned short y;   // Can now differentiate 1969 from 2069
    int dummyData;
};

dbEntry* CreateDBE(int day, int month, int year, int otherData)
{
    dbEntry* local = malloc(sizeof(dbEntry));
    local->d = (unsigned char)(day);
    local->m = (unsigned char)(month);
    local->y = (unsigned short)(year);
    local->dummyData = otherData;
    return local;
}

Когда клиент должен быть обновлен для использования новой (безопасной для Y2K) версии, никаких изменений кода не потребуется. На самом деле, вам даже может не потребоваться повторная компиляция: может быть достаточно простой повторной ссылки на обновленную библиотеку объектов (если это так) .

— Адриан Моул
источник

Примечание. Следующий список не является исчерпывающим. Изменения приветствуются!

К применимым сценариям относятся:

Мультимодульные приложения, где вы не хотите перекомпиляции по какой-то причине.
Структуры, используемые в библиотеках, когда вы не хотите заставлять пользователей библиотеки перекомпилировать каждый раз, когда вы изменяете (опубликованную) структуру.
Структуры, которые содержат разные элементы на разных платформах, над которыми работает модуль.

Наиболее известной структурой такого рода является FILE. Вы просто позвоните fopen()и получите указатель в случае успеха. Этот указатель затем передается каждой другой функции, которая работает с файлами. Но вы не знаете - и не хотите знать - детали, такие как содержащиеся элементы и размер.

— занятая пчела
источник