8.4. Encapsulation des données

Les divers champs d'une structure sont accessibles en n'importe quel endroit du programme. Une opération telle que celle-ci est donc faisable :

clientele[0].Solde = 25000;

Le solde d'un client peut donc être modifié sans passer par une méthode dont ce serait le but. Elle pourrait par exemple vérifier que l'on n'affecte pas un solde supérieur au solde maximal autorisé par le programme (la borne supérieure des valeurs des entiers signés). Par exemple, si les entiers sont codés sur 16 bits, cette borne maximum est 32767. Un programme qui ferait :

clientele[0].Solde = 32800;

Il est possible d'empêcher l'accès des champs ou de certaines méthodes à toute fonction autre que celles de la classe. Cette opération s'appelle l'encapsulation. Pour la réaliser, il faut utiliser les mots clés suivants :

• public : les accès sont libres ;

• private : les accès sont autorisés dans les fonctions de la classe seulement ;

• protected : les accès sont autorisés dans les fonctions de la classe et de ses descendantes (voir la section suivante) seulement. Le mot clé protected n'est utilisé que dans le cadre de l'héritage des classes. La section suivante détaillera ce point.

Pour changer les droits d'accès des champs et des méthodes d'une classe, il faut faire précéder ceux-ci du mot clé indiquant les droits d'accès suivi de deux points (':'). Par exemple, pour protéger les données relatives au client, on changera simplement la déclaration de la classe en :

struct client
{
private:   // Données privées :

    char Nom[21], Prenom[21];
    unsigned int Date_Entree;
    int Solde;
    // Il n'y a pas de méthode privée.

public:    // Les données et les méthodes publiques :

    // Il n'y a pas de donnée publique.
    bool dans_le_rouge(void);
    bool bon_client(void)
};

Outre la vérification de la validité des opérations, l'encapsulation a comme intérêt fondamental de définir une interface stable pour la classe au niveau des méthodes et données membres publiques et protégées. L'implémentation de cette interface, réalisée en privé, peut être modifiée à loisir sans pour autant perturber les utilisateurs de cette classe, tant que cette interface n'est pas elle-même modifiée.

Par défaut, les classes construites avec struct ont tous leurs membres publics. Il est possible de déclarer une classe dont tous les éléments sont par défaut privés. Pour cela, il suffit d'utiliser le mot clé class à la place du mot clé struct.

class client
{
    // private est à présent inutile.

    char Nom[21], Prenom[21];
    unsigned int Date_Entree;
    int Solde;

public:    // Les données et les méthodes publiques.

    bool dans_le_rouge(void);
    bool bon_client(void);
};

Enfin, il existe un dernier type de classe, que je me contenterai de mentionner : les classes union. Elles se déclarent comme les classes struct et class, mais avec le mot clé union. Les données sont, comme pour les unions du C, situées toutes au même emplacement, ce qui fait qu'écrire dans l'une d'entre elle provoque la destruction des autres. Les unions sont très souvent utilisées en programmation système, lorsqu'un polymorphisme physique des données est nécessaire (c'est-à-dire lorsqu'elles doivent être interprétées de différentes façons selon le contexte).

8.2. Extension de la notion de type du C

Il faut avant tout savoir que la couche objet n'est pas un simple ajout au langage C, c'est une véritable extension. En effet, les notions qu'elle a apportées ont été intégrées au C à tel point que le typage des données de C a fusionné avec la notion de classe. Ainsi, les types prédéfinis char, int, double, etc. représentent à présent l'ensemble des propriétés des variables ayant ce type. Ces propriétés constituent la classe de ces variables, et elles sont accessibles par les opérateurs. Par exemple, l'addition est une opération pouvant porter sur des entiers (entre autres) qui renvoie un objet de la classe entier. Par conséquent, les types de base se manipuleront exactement comme des objets. Du point de vue du C++, les utiliser revient déjà à faire de la programmation orientée objet.

De même, le programmeur peut, à l'aide de la notion de classe d'objets, définir de nouveaux types. Ces types comprennent la structure des données représentées par ces types et les opérations qui peuvent leur être appliquées. En fait, le C++ assimile complètement les classes avec les types, et la définition d'un nouveau type se fait donc en définissant la classe des variables de ce type.

8.1. Généralités

Théoriquement, il y a une nette distinction entre les données et les opérations qui leur sont appliquées. En tout cas, les données et le code ne se mélangent pas dans la mémoire de l'ordinateur, sauf cas très particuliers (autoprogrammation, alias pour le chargement des programmes ou des overlays, débogueurs, virus).

Cependant, l'analyse des problèmes à traiter se présente d'une manière plus naturelle si l'on considère les données avec leurs propriétés. Les données constituent les variables, et les propriétés les opérations qu'on peut leur appliquer. De ce point de vue, les données et le code sont logiquement inséparables, même s'ils sont placés en différents endroits de la mémoire de l'ordinateur.

Ces considérations conduisent à la notion d'objet. Un objet est un ensemble de données sur lesquelles des procédures peuvent être appliquées. Ces procédures ou fonctions applicables aux données sont appelées méthodes. La programmation d'un objet se fait donc en indiquant les données de l'objet et en définissant les procédures qui peuvent lui être appliquées.

Il se peut qu'il y ait plusieurs objets identiques, dont les données ont bien entendu des valeurs différentes, mais qui utilisent le même jeu de méthodes. On dit que ces différents objets appartiennent à la même classe d'objets. Une classe constitue donc une sorte de type, et les objets de cette classe en sont des instances. La classe définit donc la structure des données, alors appelées champs ou variables d'instances, que les objets correspondants auront, ainsi que les méthodes de l'objet. À chaque instanciation, une allocation de mémoire est faite pour les données du nouvel objet créé. L'initialisation de l'objet nouvellement créé est faite par une méthode spéciale, le constructeur. Lorsque l'objet est détruit, une autre méthode est appelée : le destructeur. L'utilisateur peut définir ses propres constructeurs et destructeurs d'objets si nécessaire.

Comme seules les valeurs des données des différents objets d'une classe diffèrent, les méthodes sont mises en commun pour tous les objets d'une même classe (c'est-à-dire que les méthodes ne sont pas recopiées). Pour que les méthodes appelées pour un objet sachent sur quelles données elles doivent travailler, un pointeur sur l'objet contenant ces données leur est passé en paramètre. Ce mécanisme est complètement transparent pour le programmeur en C++.

Nous voyons donc que non seulement la programmation orientée objet est plus logique, mais elle est également plus efficace (les méthodes sont mises en commun, les données sont séparées).

Enfin, les données des objets peuvent être protégées : c'est-à-dire que seules les méthodes de l'objet peuvent y accéder. Ce n'est pas une obligation, mais cela accroît la fiabilité des programmes. Si une erreur se produit, seules les méthodes de l'objet doivent être vérifiées. De plus, les méthodes constituent ainsi une interface entre les données de l'objet et l'utilisateur de l'objet (un autre programmeur). Cet utilisateur n'a donc pas à savoir comment les données sont gérées dans l'objet, il ne doit utiliser que les méthodes. Les avantages sont immédiats : il ne risque pas de faire des erreurs de programmation en modifiant les données lui-même, l'objet est réutilisable dans un autre programme parce qu'il a une interface standardisée, et on peut modifier l'implémentation interne de l'objet sans avoir à refaire tout le programme, pourvu que les méthodes gardent le même nom, les mêmes paramètres et la même sémantique. Cette notion de protection des données et de masquage de l'implémentation interne aux utilisateurs de l'objet constitue ce que l'on appelle l'encapsulation. Les avantages de l'encapsulation seront souvent mis en valeur dans la suite au travers d'exemples.

Nous allons entrer maintenant dans le vif du sujet. Cela permettra de comprendre ces généralités.