إخفاء المعلومات

جزء من قسم Object Oriented Programming في رحلة C++ على Coddy — الدرس 36 من 104.

إخفاء المعلومات يتجاوز مجرد استخدام محددات الوصول. إنه مبدأ تصميم حيث لا تقوم بإخفاء البيانات فحسب، بل وأيضاً تفاصيل التنفيذ لكيفية عمل الـ class الخاص بك داخلياً.

الهدف هو كشف ما يحتاج مستخدمو فئتك (class) لمعرفته فقط، مع إبقاء كل شيء آخر مخفياً. يتيح لك ذلك تغيير التنفيذ الداخلي دون التأثير على الكود الذي يستخدم فئتك:

class Temperature {
    double kelvin;    // التمثيل الداخلي - تفاصيل مخفية
    
public:
    void setCelsius(double c) {
        kelvin = c + 273.15;    // التحويل مخفي عن المستخدم
    }
    
    double getCelsius() const {
        return kelvin - 273.15;
    }
    
    double getFahrenheit() const {
        return (kelvin - 273.15) * 9.0/5.0 + 32;
    }
};

لا يعرف مستخدمو هذا الصنف (أو لا يحتاجون إلى معرفة) أن درجة الحرارة يتم تخزينها داخلياً بوحدة كلفن (Kelvin). إذا قررت لاحقاً تخزينها بوحدة سلزيوس (Celsius) بدلاً من ذلك، فستقوم فقط بتغيير التنفيذ الخاص (private implementation) - بينما تظل الواجهة العامة (public interface) دون تغيير.

يوفر هذا الفصل بين الواجهة (interface) والتنفيذ (implementation) عدة فوائد: فهو يقلل من التعقيد بالنسبة لمستخدمي الفئة (class) الخاصة بك، ويمنع سوء الاستخدام غير المقصود للبيانات الداخلية، ويجعل الكود الخاص بك أسهل في الصيانة. عندما تكون التفاصيل الداخلية مخفية، تكون حراً في التحسين أو إعادة هيكلة الكود (refactor) دون كسر الكود الحالي الذي يعتمد على الفئة (class) الخاصة بك.

التحدي

سهل

لنقم ببناء فئة Distance توضح مفهوم إخفاء المعلومات من خلال تخزين المسافات داخلياً بالسنتيمترات مع توفير واجهة نظيفة للتعامل مع وحدات مختلفة. لن يحتاج مستخدمو فئتك إلى معرفة (أو الاهتمام) بكيفية تخزين المسافة داخلياً — سيعملون فقط مع أي وحدة مناسبة لهم.

ستقوم بإنشاء ملفين لتنظيم الكود الخاص بك:

Distance.h: قم بتعريف فئة Distance التي تخفي تمثيلها الداخلي بينما تعرض واجهة عامة مرنة. داخلياً، قم بتخزين المسافة بـ السنتيمترات (كنوع double) — هذا هو تفصيل التنفيذ المخفي الخاص بك. يجب أن تسمح واجهتك العامة للمستخدمين بـ:
- تعيين المسافة باستخدام setMeters(double m)، أو setCentimeters(double cm)، أو setKilometers(double km)
- الحصول على المسافة باستخدام getMeters()، أو getCentimeters()، أو getKilometers() — يجب أن تكون جميعها دوال ثابتة (const methods)
- جمع مسافتين معاً باستخدام add(const Distance& other) والتي تعيد كائن Distance جديداً
قم بتضمين منشئ افتراضي (default constructor) يهيئ المسافة إلى الصفر. يجب أن يكون منطق التحويل مخفياً داخل دوالك — يقوم المستخدمون فقط باستدعاء setKilometers(5) و getMeters() دون القلق بشأن تنسيق التخزين الداخلي.
main.cpp: وضح أن المستخدمين يمكنهم العمل مع فئتك دون معرفة التمثيل الداخلي. اقرأ قيمتي مسافة من الإدخال: الأولى بالأمتار، والثانية بالكيلومترات. ثم:
- أنشئ كائن Distance وقم بتعيينه باستخدام قيمة الأمتار
- اطبع "In meters: <value> m"
- اطبع "In centimeters: <value> cm"
- اطبع "In kilometers: <value> km"
- أنشئ كائن Distance ثانٍ وقم بتعيينه باستخدام قيمة الكيلومترات
- اجمع المسافتين معاً وقم بتخزين النتيجة
- اطبع "Combined in meters: <value> m"

يكمن جمال إخفاء المعلومات في أنه يمكنك لاحقاً تغيير التخزين الداخلي من سنتيمترات إلى مليمترات (أو أي شيء آخر) دون تغيير كيفية تفاعل المستخدمين مع فئتك. تظل الواجهة العامة مستقرة حتى لو تغير التنفيذ.

قم بتنسيق جميع قيم المخرجات بمنزلتين عشريتين باستخدام std::fixed و std::setprecision(2) من مكتبة <iomanip>. قم بتحويل سلاسل الإدخال النصية إلى أرقام عشرية باستخدام std::stod().

مرجع التحويل: 1 متر = 100 سنتيمتر، 1 كيلومتر = 1000 متر.

ورقة مرجعية

إخفاء المعلومات هو مبدأ تصميم حيث تقوم بإخفاء تفاصيل التنفيذ لكيفية عمل الفئة (class) داخلياً، مع الكشف فقط عما يحتاج المستخدمون إلى معرفته.

يتيح لك ذلك تغيير التنفيذ الداخلي دون التأثير على الكود الذي يستخدم الفئة الخاصة بك:

class Temperature {
    double kelvin;    // التمثيل الداخلي - تفاصيل مخفية
    
public:
    void setCelsius(double c) {
        kelvin = c + 273.15;    // التحويل مخفي عن المستخدم
    }
    
    double getCelsius() const {
        return kelvin - 273.15;
    }
    
    double getFahrenheit() const {
        return (kelvin - 273.15) * 9.0/5.0 + 32;
    }
};

لا يعرف المستخدمون (ولا يحتاجون إلى معرفة) أن درجة الحرارة يتم تخزينها بوحدة كلفن داخلياً. إذا قمت لاحقاً بتغيير تنسيق التخزين، فسيتم تغيير التنفيذ الخاص فقط - بينما تظل الواجهة العامة دون تغيير.

فوائد إخفاء المعلومات:

يقلل من التعقيد لمستخدمي الفئة الخاصة بك
يمنع سوء الاستخدام العرضي للبيانات الداخلية
يجعل الكود أسهل في الصيانة وإعادة الهيكلة
يسمح بالتحسين دون كسر الكود الحالي

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include <iomanip>
#include "Distance.h"

using namespace std;

int main() {
    // قراءة قيم المدخلات
    string metersInput, kmInput;
    cin >> metersInput;  // القيمة الأولى بالأمتار
    cin >> kmInput;      // القيمة الثانية بالكيلومترات
    
    // تحويل السلاسل النصية إلى doubles باستخدام `std::stod()`
    double metersValue = stod(metersInput);
    double kmValue = stod(kmInput);
    
    // ضبط تنسيق المخرجات
    cout << fixed << setprecision(2);
    
    // TODO: إنشاء كائن Distance الأول وضبطه باستخدام قيمة الأمتار
    
    // TODO: طباعة "In meters: <value> m"
    
    // TODO: طباعة "In centimeters: <value> cm"
    
    // TODO: طباعة "In kilometers: <value> km"
    
    // TODO: إنشاء كائن Distance الثاني وضبطه باستخدام قيمة الكيلومترات
    
    // TODO: جمع المسافتين معاً باستخدام الطريقة `add()`
    
    // TODO: طباعة "Combined in meters: <value> m"
    
    return 0;
}