c++ - 带有获取/设置方法的封装设计味道

Question

我正在做一个大学项目，主题是铰接式人物的动画。代码是用 C++ 编写的，我使用的是 Qt 的 UI 框架。

应用的业务逻辑被分离到一个包装类中，我们称这个为Wrapper。这使用单例设计模式，因为多个小部件(窗口、选项卡等)正在访问它，我想确保只有一个实例。

这是说明 Wrapper 类的类层次结构的代码(简化):

class Wrapper {
private:
        vector<Skeleton>    _skeletons;

public:
        static Cor3d& getInstance()
        {
              static Cor3d instance;
              return instance;
        }

        // other data members and functions
}

class Skeleton {
private:
        vector<Joint>       _joints;
}

class Joint {
private:
        DCoordinate3        _rotation_axis;
}

class DCoordinate3 {
private:
        double              _data[3];
}

用户应该能够构建他们的人物(添加骨架、添加关节、更改坐标等)。假设用户想要更改旋转轴的 x 坐标。这是我目前正在做的事情:

double DCoordinate3::x() const
{
        return _data[0];
}

double Joint::rotation_axes_x() const
{
        return _rotation_axis.x();
}

double Skeleton::joint_rotation_axes:x(unsigned int joint_id) const
{
        return _joints[joint_id].rotation_axes_x();
}

double Wrapper::skeleton_joint_rotation_axes_x(unsigned int skeleton_id, unsigned int joint_id) const
{
        return _skeletons[skeleton_id].joint_rotation_axes(joint_id);
}

可以这样调用:

double x = Wrapper::getInstance().skeleton_joint_rotation_axes_x(1, 25);

问题是我必须编写四个 get 方法来获取一个坐标。类实际上包含更多的数据，并且编写所有的get/set 方法将导致代码臃肿，难以维护。

问题: 是否有更好的方法能够在此类层次结构中操作数据(不违反 OOP 和封装原则)？

我想到的其他解决方案:

• 返回“中级”对象(骨架、关节)

  Skeleton Wrapper::get_skeleton(unsigned int skeleton_id)
  {
          return _skeletons[skeleton_id];
  }
  
  // same with Joint and DCoordinate3
  

  这样做的问题是类可能会变大，每次都复制它们可能是个问题。

• 返回对对象的引用。从多个小部件访问相同的数据，这可能会导致对不再存在的对象的引用(参见:Scott Meyers，Effective C++ 第三版，2005 年，第 21 项)

• 声明其他人的Wrapper类友元

问题(重新表述):优雅地解决这个问题的 OOP 方法是什么(来 self 描述的问题或其他问题)？或者什么是“可接受的”解决方案？

Answer 1

我将几条信息拼凑在一起，希望能得出一个连贯的答案，我还想先说明一下，我的 Qt 特定知识主要与 Qt4 相关，模式可能随着 Qt5 发生了变化。在OOP和设计模式方面

特别是对于 Qt，您正在操作的对象将是 Model-View-Controller (MVC) 的模型部分图案。 Qt 通常很好地支持这种模式，如果您在 QtDesigner 中创作您的 UI，您基本上就是在创作 View 部分。

一般来说，您希望尽可能远离单例使用。 Qt 已经实现了一个易于访问的单例，它使您可以使用 QApplication 类实现大多数需要单例或类单例结构的功能。您的单例“包装器”可以很容易地存放在 QApplication 的自定义子类中，它接收来自文档管理的调用，例如应用程序中的菜单，即加载、保存、新建等，然后生成当前骨架可通过 getCurrent() 或任何您认为可以调用的方式访问。这会自动为您提供一个管理模型的位置以及其他软件可以访问它们的位置。

根据您的应用程序需要的花哨程度，您现在还可以在 QApplication 类中放置一个选择状态，即您的关节(例如 setCurrentJoint()、getCurrentJoint() 或 get/setSelectionState()) 以便 UI 中不相交的部分可以查询和更改当前选择。然后根据当前选择进行更改，即更改先前选择的关节的旋转轴的位置。

在不太花哨的版本中，您只需为用户提供可用关节 ID 的下拉列表，供他们选择，然后对模型进行操作。

在模型的某些 setter 中，您需要发出信号，以便观察模型的 View 会根据用户所做的更改自行更新。

通常，您不希望实现您的 setter 和 getter 以通过层次结构向下访问，而是使用包含的类的实现来进行访问。例如，skeleton.getJoint(jointId).getAxis()[0] 而不是 skeleton.getJointAxisXValue(jointId)。

特别是对于不需要封装笛卡尔几何的轴，点、 vector 、轴、角(四元数)是您想要向类的用户公开的概念(如多条评论中所述)。如果将一段 ui 设置为仅更改轴的 x 分量，则读取轴、更改 x 分量并设置新值。在大多数情况下 get/set 就足够了 moveBy 或类似的东西几乎总是只是一个方便的功能