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@yururu_no_yu

C++でのクラスにおいてPrivate,Public

Last updated at Posted at 2024-01-12

質問

(1) C++のクラスの書き方でPrivateとPublicの違いを教えてください. Privateの関数(メソッド)と変数(メンバー変数), Publicの関数(メソッド)と変数(メンバー変数)の違いを教えてください. **
(2) (1)に関連して具体的にPrivate,Publicどのように使い分けますか? もし可能ならば例をあげてください.
(3) C++でclassとstructの違いを教えてください.
(4) PythonだとclassにC++のようなPrivateとPublicの概念はありますか？

GPT-3.5による回答

(1) C++のクラスの書き方でPrivateとPublicの違いを教えてください。

C++のクラスでは、PrivateとPublicはアクセス指定子(access specifier)として使用されます。これらはクラスのメンバー変数とメソッドへのアクセス範囲を制御するために使用されます。

  • Private: Privateメンバー変数やメソッドは、クラスの内部からのみアクセスできます。他のクラスや関数からは直接アクセスできません。
  • Public: Publicメンバー変数やメソッドは、クラスの外部からもアクセスできます。他のクラスや関数から直接呼び出すことができます。

(2) (1)に関連して具体的にPrivateとPublicどのように使い分けますか? もし可能ならば例をあげてください。

PrivateとPublicを使い分ける主な目的は、情報隠蔽(Encapsulation)というプログラムのデータの隠蔽を実現し、安全性を向上させることです。以下に具体例を示します。

class MyClass {
private:
    int privateVar;  // Privateメンバー変数

public:
    MyClass(int value) : privateVar(value) {}

    void setPrivateVar(int value) {
        privateVar = value;
    }

    int getPrivateVar() {
        return privateVar;
    }

    void publicFunction() {
        // Publicメソッド内でPrivateメンバー変数にアクセスできる
        // 他のクラスからもこのメソッドを呼び出せる
    }
};

この例では、privateVarはPrivateメンバー変数で、外部から直接アクセスできません。代わりに、PublicメソッドであるsetPrivateVarおよびgetPrivateVarを介してアクセスできます。これにより、Privateデータを隠蔽し、クラスの内部実装を変更せずにデータを安全に操作できます。

(3) C++でclassとstructの違いを教えてください。

C++のclassとstructは基本的には同じ機能を持つが、いくつかの違いがあります。

  • class: classはデフォルトでメンバー変数とメソッドがPrivateアクセス指定子で宣言されています。つまり、クラスのメンバーはデフォルトで外部からアクセスできません。
  • struct: structはデフォルトでメンバー変数とメソッドがPublicアクセス指定子で宣言されています。つまり、structのメンバーはデフォルトで外部からアクセスできます。

以下は例です。

class MyClass {
    int privateVar;  // デフォルトでPrivate
public:
    void publicMethod() {
        // デフォルトでPublic
    }
};

struct MyStruct {
    int publicVar;   // デフォルトでPublic
private:
    void privateMethod() {
        // デフォルトでPrivate
    }
};

(4) PythonだとclassにC++のようなPrivateとPublicの概念はありますか？

Pythonでは、クラスのメンバーに対するアクセス制限が厳密には存在しません。すべてのメンバーはデフォルトでPublicであり、外部から直接アクセスできます。しかし、Pythonの慣習として、メンバー名の前にアンダースコアを1つ以上付けることで、そのメンバーを非公開とすることがあります。例えば、_private_varといった形です。

ただし、これは単なる慣習であり、Pythonのインタープリタはこれを強制しません。従って、アンダースコアをつけても外部からアクセスできることは可能です。Pythonでは情報隠蔽に関しては開かれたアプローチを採用しており、プログラマに信頼を置いています。ただし、ドキュメンテーションやコメントを通じて非公開メンバーについて説明することが一般的です。

GPT-4による回答

(1) C++のPrivateとPublicの違い

C++において、クラスのメンバ変数とメソッドは、そのアクセスレベルに応じてprivate、public、またはprotectedとして宣言されます。

  • Private:

    • privateメンバは、そのクラス自身からのみアクセス可能です。
    • クラスの外部からは直接アクセスすることはできません。
    • クラスの内部実装の詳細をカプセル化し、隠蔽するために使用されます。

  • Public:

    • publicメンバは、クラスの外部から自由にアクセスできます。
    • これにより、クラスのインターフェースが定義され、外部のコードがクラスとやり取りする手段を提供します。

(2) PrivateとPublicの使い分け

  • Privateメンバは、クラスの内部実装の一部として使用され、クラスの外部からは隠されます。これにより、データの不正な操作を防ぎ、オブジェクトの状態の整合性を保持します。例えば、内部カウンターやヘルパーメソッドなどがprivateとして宣言されることがあります。

  • Publicメンバは、クラスの外部インターフェースを構成し、他のコードがクラスとやり取りするための手段を提供します。これには、コンストラクタ、デストラクタ、アクセッサメソッド（ゲッターとセッター）、その他の公開メソッドが含まれます。

(3) C++でのClassとStructの違い

C++におけるclassとstructの主な違いは、デフォルトのアクセスレベルにあります。

  • classで宣言されたメンバは、デフォルトでprivateです。
  • structで宣言されたメンバは、デフォルトでpublicです。

機能的には、classとstructはほぼ同じですが、structは主にパブリックメンバとデータ構造に使用され、classはより複雑なオブジェクト指向の機能に使用されることが多いです。

(4) PythonでのPrivateとPublic

Pythonには、C++のような厳密なアクセス修飾子（public、private）はありません。しかし、名前のマングリング（名前の変更）によるプライベートメンバの概念が存在します。

  • プライベートメンバ：アンダースコアで始まるメンバ（例：_variable）は非公式にプライベートと見なされます。また、2つのアンダースコアで始まるメンバ（例：__variable）は、名前のマングリングを通じてプライベートに近い挙動をします。

  • パブリックメンバ：アンダースコアで始まらない通常のメンバは、デフォルト

でパブリックと見なされ、クラスの外部から自由にアクセスできます。

Pythonの場合、プライベートメンバへのアクセス制限は厳密ではありません。つまり、プライベートメンバにアクセスすることが物理的に不可能というわけではなく、むしろ慣習的なものです。開発者は、アンダースコアを使うことで他のプログラマに「このメンバは内部使用のためのものであり、外部からアクセスすべきではない」という意図を伝えます。

Pythonにおけるプライベートメンバの例：

class Example:
    def __init__(self):
        self.public_variable = "I am public"
        self.__private_variable = "I am private"

    def public_method(self):
        return self.public_variable

    def __private_method(self):
        return self.__private_variable

# 使用例
obj = Example()
print(obj.public_method())  # 正常に動作
print(obj.__private_method())  # エラー: 'Example' object has no attribute '__private_method'

この例では、__private_methodと__private_variableはプライベートメンバとして扱われ、外部から直接アクセスすることは想定されていません。しかし、Pythonではこれらにアクセスする方法（例えば名前マングリングを通じて）が存在するため、完全なプライバシーは保証されません。

質問2

(1)についてクラス自身からのみアクセス可能とクラスの外部から自由にアクセス可能の違いがいまいち理解できません. 使い方の具体例をあげられませんか？

GPT-3.5による回答

C++におけるクラスのメンバーへのアクセス範囲に関する説明が不明確だったため、もう少し具体的な例を挙げて説明します。

例えば、次のC++のクラスを考えてみましょう。

class MyClass {
private:
    int privateVar;  // Privateメンバー変数

public:
    int publicVar;   // Publicメンバー変数

    void privateMethod() {
        // Privateメソッド
        privateVar = 10;  // Privateメンバー変数にアクセス
    }

    void publicMethod() {
        // Publicメソッド
        publicVar = 20;  // Publicメンバー変数にアクセス
    }
};

このクラスにはPrivateメンバー変数privateVarとPublicメンバー変数publicVarがあり、それぞれに対応するPrivateメソッドprivateMethodとPublicメソッドpublicMethodがあります。

  1. Privateメンバー変数とPrivateメソッド：

    • privateVarはPrivateメンバー変数で、この変数はクラスの内部からのみアクセスできます。他のクラスや関数からは直接アクセスできません。例えば、クラス内のprivateMethodからはprivateVarにアクセスできますが、クラス外からはアクセスできません。

  2. Publicメンバー変数とPublicメソッド：

    • publicVarはPublicメンバー変数で、クラスの外部からもアクセスできます。他のクラスや関数から直接アクセス可能です。例えば、クラス外のコードからはobj.publicVarでアクセスできますし、obj.publicMethod()を呼び出すこともできます。

この例を通じて、PrivateとPublicの違いを示しました。Privateメンバー変数やメソッドはクラスの内部からのみアクセス可能であり、情報隠蔽を実現するのに役立ちます。一方、Publicメンバー変数やメソッドはクラスの外部からも自由にアクセスできるため、外部コードから利用されるインターフェースとして使用されます。

GPT-4による回答

了解しました。C++におけるprivateとpublicアクセス指定子の違いについて、具体例を用いて説明します。

クラス定義の例

class Car {
private:
    // privateメンバ変数
    int enginePower;

    // privateメソッド
    void startEngine() {
        // エンジンを起動するロジック
    }

public:
    // publicメンバ変数
    string model;

    // publicメソッド
    void drive() {
        startEngine();  // privateメソッドの呼び出し
        // 運転するロジック
    }
};

説明

  • privateメンバ（enginePower変数とstartEngineメソッド）は、Carクラスの内部からのみアクセス可能です。これは、Carクラスの外部からは直接触れない、内部の実装の詳細をカプセル化するために使用されます。例えば、startEngineメソッドは、クラスの内部でエンジンを起動するためのロジックを含んでいますが、このクラスを使用するユーザーは直接このメソッドを呼び出すことはできません。

  • publicメンバ（model変数とdriveメソッド）は、クラスの外部から自由にアクセスできます。driveメソッドは、Carクラスのインスタンスを使用するどんなコードからも呼び出すことができます。このメソッドは、エンジンを起動して車を運転する一連のアクションを公開しています。

使用例

int main() {
    Car myCar;
    myCar.model = "Toyota";  // public変数にアクセス
    myCar.drive();           // publicメソッドを呼び出し

    // 以下はエラーになる
    // myCar.startEngine();  // privateメソッドに外部からアクセスしようとするとエラー
    // myCar.enginePower = 100;  // private変数に外部からアクセスしようとするとエラー
}

この例では、main関数からmyCarオブジェクトのmodel変数（public）にアクセスし、driveメソッド（public）を呼び出しています。これは問題なく動作します。しかし、startEngineメソッドやenginePower変数（どちらもprivate）に直接アクセスしようとすると、コンパイラエラーが発生します。これは、これらのメンバがクラスの外部から隠されているためです。

このように、privateとpublicアクセス指定子は、クラスの内部実装を外部から隠蔽するために使われ、クラスの安全なインターフェースを提供するために使われます。

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