变异子与访问子

在计算机科学中， 变异子方法（mutator或setter）是一种用于控制变量更改的方法。通常，变异子伴随着访问子 （accessor或getter）返回私有成员变量的值。

变异子方法最常用于面向对象的编程封装，与封装原则保持一致。根据这个原则，类的成员变量被设为私有以隐藏和保护它们不受其他代码的影响，并且只能由公共成员函数（变异子方法）修改，该函数将所需的新值作为参数來修改私有成员变量。可以将变异子方法与赋值运算符重载进行比较。

变异子方法也可以在非面向对象的环境中使用。在这种情况下，对要修改的变量的引用与新值一起传递给变异子。编译器无法限制代码绕过变异子方法并直接更改变量。开发人员有责任确保仅通过变异子方法修改变量，而不是直接修改变量。

在支持它们的编程语言中，属性提供了一种方便的替代方案，而不放弃封装的效用。

在下面的示例中，完全实现的 变异子方法还可以验证输入数据或采取进一步的操作，例如触发事件 。

影响

定义变异子和 访问子方法或属性块的另一种方法是为实例变量提供一些可见性，而不是私有化它或直接从对象外部访问它。可以使用修改器和访问器定义更精细的控制访问权限。例如，将一个参数设为只读，可以通过定义一个访问器而不提供修改器。两种方法的可见性可能不同：访问器通常是公开的；变异子是保护的、包私有的或内部的。

定义了变异子的块有机会验证或预处理传入的数据。如果保证所有外部访问都通过变异子，则无法绕过这些步骤。例如，如果日期由单独的私有 year 、 month和day变量表示，则传入日期由变异子setDate 拆分，同时为了一致性，相同的私有实例变量由setYear和setMonth访问。在所有情况下，1 - 12 之外的月份值都可以被相同的代码拒绝。

相反，访问器允许从内部变量合成有用的数据表示，同时保持它们的结构封装和对外部模块不可见。货币getAmount访问子可以由一个内部私有的数值变量构建一个字符串，其小数位数由参数currency定义。

现代编程语言常提供在一行中修改器和访问器的生成样板—例如 C# 的 public string Name { get; set; }和Ruby的 attr_accessor :name 。在这些情况下，不会为验证、预处理或合成等操作创建代码块。这些简化的访问器仍然保留了对简单公共实例变量进行封装的优势，但常见的是，随着敏捷软件开发、軟體維護和需求的变化，对数据的需求变得更加复杂。许多自动修改器和访问器最终会被单独的代码块取代。在实现的早期自动创建它们的好处是，无论是否添加了更复杂的类，类的公共接口都保持相同，如果添加，则不需要进行大量重构。 ^[1]

由于涉及额外的步骤，访问器函数的效率可能低于直接获取或存储数据字段， ^[2]然而，这些函数通常是内联的，从而消除了函数调用的开销。

例子

汇编语言

student struct  age dd ? student ends 

 .code student_get_age proc object:DWORD  mov ebx, object  mov eax, student.age[ebx]  ret student_get_age endp student_set_age proc object:DWORD, age:DWORD  mov ebx, object  mov eax, age  mov student.age[ebx], eax  ret student_set_age endp 

C

文件student.h:

#ifndef _STUDENT_H #define _STUDENT_H struct student; /* opaque structure */ typedef struct student student; student *student_new(int age, char *name); void student_delete(student *s); void student_set_age(student *s, int age); int student_get_age(student *s); char *student_get_name(student *s); #endif 

文件student.c:

#include <stdlib.h> #include <string.h> #include "student.h" struct student {  int age;  char *name; }; student *student_new(int age, char *name) {  student *s = malloc(sizeof(student));  s->name = strdup(name);  s->age = age;  return s; } void student_delete(student *s) {  free(s->name);  free(s); } void student_set_age(student *s, int age) {  s->age = age; } int student_get_age(student *s) {  return s->age; } char *student_get_name(student *s) {  return s->name; } 

文件 main.c:

#include <stdio.h> #include "student.h" int main(void) {  student *s = student_new(19, "Maurice");  char *name = student_get_name(s);  int old_age = student_get_age(s);  printf("%s's old age = %i\n", name, old_age);  student_set_age(s, 21);  int new_age = student_get_age(s);  printf("%s's new age = %i\n", name, new_age);  student_delete(s);  return 0; } 

文件 Makefile:

all: out.txt; cat $< out.txt: main; ./$< > $@ main: main.o student.o main.o student.o: student.h clean: ;$(RM) *.o out.txt main 

C++

文件Student.h:

#ifndef STUDENT_H #define STUDENT_H #include <string> class Student { public:  Student(const std::string& name);  const std::string& name() const;  void name(const std::string& name); private:  std::string name_; }; #endif 

文件Student.cpp:

#include "Student.h" Student::Student(const std::string& name) : name_(name) { } const std::string& Student::name() const {  return name_; } void Student::name(const std::string& name) {  name_ = name; } 

C#

C#支持属性编程。

public class Student {  private string name;  /// <summary>  /// Gets or sets student's name  /// </summary>  public string Name {  get { return name; }  set { name = value; }  } } 

从(.NET Framework 3.5开始，可以缩写为自动属性：

public class Student {  public string Name { get; set; } } 

可以限制只有本类可以私有访问：

public class Student {  public string Name { get; private set; } } 

Python

下例子使用的类，与一个变量、一个访问子，一个变异子。

class Student: # Initializer def __init__(self, name: str) -> None: # An instance variable to hold the student's name self._name = name # Getter method @property def name(self): return self._name # Setter method @name.setter def name(self, new_name): self._name = new_name 

>>> bob = Student("Bob") >>> bob.name Bob >>> bob.name = "Alice" >>> bob.name Alice >>> bob._name = "Charlie" # bypass the setter >>> bob._name # bypass the getter Charlie 

Visual Basic.NET

类似于C#, 明确使用Get 与 Set methods.

Public Class Student Private _name As String Public Property Name() Get Return _name End Get Set(ByVal value) _name = value End Set End Property End Class

VB.NET 2010, 利用Auto Implemented创建一个属性而不必使用Get与Set语法。编译器自动创建一个隐变量，如_name对应于属性名name.

Public Class Student Public Property name As String End Class

参考文献

1. Stephen Fuqua. Automatic Properties in C# 3.0. 2009 [2009-10-19]. （原始内容存档于2011-05-13）. 
2. Tim Lee. Run Time Efficiency of Accessor Functions. 1998-07-13 [2021-07-09]. （原始内容于2016-03-05）.