c++ - 干净的 C++ 颗粒 friend 等价物？ (答案: Attorney-Client Idiom)

Question

为什么 C++ 有任何人都可以调用的 public 成员和将 all private 成员公开的 friend 声明给定外来的类或方法，但没有提供将特定成员公开给给定调用者的语法？

我想用一些例程来表达接口(interface)，这些例程只能由已知的调用者调用，而不必让这些调用者完全访问所有私有(private)内容，这感觉像是一件合理的事情。到目前为止，我能想到的最好的自己(下)和其他人的建议都围绕着各种间接性的习语/模式，我真的只是想要一种方法来拥有single，简单的类定义明确表明哪些调用者(比我、我的 child 或绝对任何人更细化)可以访问哪些成员。表达以下概念的最佳方式是什么？

// Can I grant Y::usesX(...) selective X::restricted(...) access more cleanly?
void Y::usesX(int n, X *x, int m) {
  X::AttorneyY::restricted(*x, n);
}

struct X {
  class AttorneyY;          // Proxies restricted state to part or all of Y.
private:
  void restricted(int);     // Something preferably selectively available.
  friend class AttorneyY;   // Give trusted member class private access.
  int personal_;            // Truly private state ...
};

// Single abstract permission.  Can add more friends or forwards.
class X::AttorneyY {
  friend void Y::usesX(int, X *, int);
  inline static void restricted(X &x, int n) { x.restricted(n); }
};

我离成为软件组织专家还差得很远，但感觉界面的简单性和最小权限原则在语言的这方面直接不一致。对于我的愿望，一个更清晰的例子可能是一个 Person 类，其中声明了 takePill(Medicine *) tellTheTruth() 和 forfeitDollars( unsigned int) 只有 Physician、Judge 或 TaxMan 实例/成员方法，甚至应该考虑调用。每个主要接口(interface)方面都需要一次性代理或接口(interface)类让我很不舒服，但如果你知道我遗漏了什么，请说出来。

接受来自 Drew Hall 的答案: Dr Dobbs - Friendship and the Attorney-Client Idiom

上面的代码最初将包装类称为“代理”而不是“律师”，并使用指针而不是引用，但在其他方面与 Drew 发现的相同，然后我认为这是最广为人知的解决方案。 (不要太用力地拍自己的背……)我还更改了“restricted”的签名来演示参数转发。这个习惯用法的总成本是每个权限集一个类和一个 friend 声明，每个批准的调用者一个 friend 声明，每个权限集每个公开的方法一个转发包装器。下面的大部分更好的讨论都围绕着转发调用样板展开，一个非常相似的“关键”习语以较少的直接保护为代价避免了这种样板。

Answer 1

有一个非常简单的模式，它被追溯称为 PassKey , 即 very easy in C++11 :

template <typename T>
class Key { friend T; Key() {} Key(Key const&) {} };

然后:

class Foo;

class Bar { public: void special(int a, Key<Foo>); };

还有调用站点，在任何 Foo 中方法，看起来像:

Bar().special(1, {});

注意:如果你卡在 C++03 中，请跳到文章末尾。

代码看似简单，它嵌入了一些值得细说的关键点。

模式的关键在于:

• 调用 Bar::special需要复制 Key<Foo>在调用者的上下文中
• 仅限 Foo可以构造或复制 Key<Foo>

值得注意的是:

• 派生自 Foo 的类无法构造或复制 Key<Foo>因为友元不是传递性的
• Foo本身无法传下Key<Foo>任何人都可以调用Bar::special因为调用它不仅需要持有一个实例，还需要制作一个拷贝

因为 C++ 是 C++，所以需要避免一些问题:

• 复制构造函数必须是用户定义的，否则为public默认情况下
• 默认构造函数必须是用户定义的，否则为public默认情况下
• 默认构造函数必须手动定义，因为= default将允许聚合初始化绕过手动用户定义的默认构造函数(从而允许任何类型获取实例)

这很微妙，我建议您复制/粘贴上述 Key 的定义。逐字记录，而不是试图从内存中重现。

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允许委托(delegate)的变体:

class Bar { public: void special(int a, Key<Foo> const&); };

在这个变体中，任何拥有 Key<Foo> 实例的人可以调用Bar::special , 所以即使只有 Foo可以创建Key<Foo> ，然后它可以将凭据传播给受信任的副手。

在这个变体中，为了避免流氓副官泄露 key ，可以完全删除复制构造函数，这允许将 key 生命周期绑定(bind)到特定的词法范围。

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在 C++03 中呢？

嗯，这个想法是相似的，除了 friend T;不是一个东西，所以必须为每个持有者创建一个新的 key 类型:

class KeyFoo { friend class Foo; KeyFoo () {} KeyFoo (KeyFoo const&) {} };

class Bar { public: void special(int a, KeyFoo); };

该模式足够重复，可能值得一个宏来避免拼写错误。

聚合初始化不是问题，但= default语法也不可用。

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特别感谢多年来帮助改进此答案的人们:

• Luc Touraille ，因为在 class KeyFoo: boost::noncopyable { friend class Foo; KeyFoo() {} }; 的评论中指向我完全禁用复制构造函数，因此仅适用于委托(delegate)变体(防止存储实例)。
• K-ballo , 指出 C++11 如何通过 friend T; 改善这种情况