C++クラスの、Privateなメンバ変数を隠蔽したい

Question

###前提・実現したいこと
C++のクラス宣言をヘッダーとCPPファイルに分けて行う場合、Privateメンバ変数もヘッダーに記述しなければなりません。Privateにも関わらず外部から丸見え状態なのがもやもやするので、PimplのようにCPPファイルの方へ記述し、外部から隠蔽したいと考えているのですが、やり方がわかりません。

###該当のソースコード
今回の質問には直接関係ないとは思いますが、具体的に隠蔽したい箇所を示すためにも開発中のソースコードをのせます。

#ifndef __FrameRateInfo_h__
#define __FrameRateInfo_h__

#include <chrono>

class FrameRateInfo{
public:
	FrameRateInfo(int fps = 60);

	bool UpdateFrameCount();
	void Wait1Frame();
	void GetFrameRate(double *frameRate);


// この部分を外部から隠蔽したい
private:
	std::chrono::high_resolution_clock::time_point	m_startTime;
	int					m_frameCount;             
	float				m_frameRate;             
	static const int	AVERAGE_COUNT = 60;
	int					FPS;	
};

#endif

#include <math.h>
#include <Windows.h>
#include <iostream>
#include <chrono>
#include "FrameRateInfo.h"

using std::cout;
using std::endl;
using namespace std::chrono;

// フレームレートを設定するコンストラクタ
FrameRateInfo::FrameRateInfo(int fps){
	m_frameCount = 0;
	m_frameRate = 0;
	FPS = fps;
}

bool FrameRateInfo::UpdateFrameCount(){
	switch (m_frameCount){ 
		// フレームカウントが1ならば、その時刻を記憶する
		case 0:
			m_startTime = high_resolution_clock::now();
			break;

		// 指定フレームカウントになったら、現在のフレームレートを平均から計算する
		case AVERAGE_COUNT:
			auto endTime = high_resolution_clock::now();
			m_frameRate = 1000 / (duration_cast<milliseconds>(endTime - m_startTime).count() / (float)AVERAGE_COUNT);
			m_frameCount = 0;
			m_startTime = endTime;
			break;
	}

	m_frameCount++;

	return true;
}

void FrameRateInfo::Wait1Frame(){
	switch (m_frameCount){
		// フレームカウントが1ならば、その時刻を記憶する
	case 0:
		m_startTime = high_resolution_clock::now();
		break;

		// 指定フレームカウントになったら、現在のフレームレートを平均から計算する
	case AVERAGE_COUNT:
		auto endTime = high_resolution_clock::now();
		m_frameRate = 1000 / (duration_cast<milliseconds>(endTime - m_startTime).count() / (float)AVERAGE_COUNT);
		m_frameCount = 0;
		m_startTime = endTime;
		break;
	}

	m_frameCount++;



	auto tookTime = high_resolution_clock::now() - m_startTime;	//かかった時間
	auto waitTime = m_frameCount * 1000 / FPS - (DWORD)duration_cast<milliseconds>(tookTime).count();	//待つべき時間
	if (waitTime > 0){
		Sleep(waitTime);	//待機
	}
}

// 現在のフレームレートを取得する
void FrameRateInfo::GetFrameRate(double *frameRate){
	*frameRate = m_frameRate;
}

###試したこと
Pimplイディオムというものを用いれば、関数ならヘッダーに記述することなく外部から隠蔽することが出来るらしいのですが、変数はできないのかやり方が悪いのか期待通りの動作にはなりませんでした。

###補足情報(言語/FW/ツール等のバージョンなど)
Visual Studio 2013 for Windows Desktop

回答よろしくお願いします。

Answer 1

pimplでやれますよ。

// counter.h
class counter_impl;

class counter {
public:
  counter();
  ~counter();
  void increment();
  int get() const;
private:
  counter_impl* pimpl;
};

// counter.cpp
class counter_impl {
public:
  counter_impl() : count(0) {}
  void increment() { ++count; }
  int get() const { return count; }
private:
  int count;
};

counter::counter() : impl(new counter_impl) {}
counter::~counter() { delete impl; }
void coutner::increment() { impl->increment(); }
int get() const { return impl->get(); }

Answer 2

通常のprivateとして使えるものを使うのは原理的に難しい、と思います。

というのも、privateメンバといえどもメモリを消費するので、ヘッダできちんと宣言しておかないと、どれだけの容量をこのクラスが消費するのかわからなくなってしまうからです。

クラス内に別なクラスへのポインタを持たせて、別なクラスは不完全型にしておいてそちらの詳細は公開しない、というような手段を取る必要があると思います。

Comments

[episteme]

見えてたからってメモリ消費量がわかるわけじゃないですよー

class foo {
int* ptr; // ptr = new int[10000] されてるかも知んないよ?
...
};

[maisumakun]

newで取った分はポインタしか入らないので、「クラス自体」の容量としては固定ですよね。

[episteme]

pimplでもメンバはポインタいっこですよ? 「クラス自体」の容量としては固定ですよね。
てかそもそもコンパイル時に大きさの定まらないclass/structは作れないっしょ。

Answer 3

epistemeさん、maisumakunさんの意見に補足

お二方とも正しいことをおっしゃってますが、言葉が足りなくて、質問者さんには多分伝わっていない。

質問者さんの言葉を「忖度」すると、多分、質問者さんは、公開するファイルに変数も書いているのだと思います。pimplイディオムでは、「公開する関数」と、「実体へのポインタ」のみを公開するファイルに書きます。変数はすべて、実装部分にのみ記載します。これにより、利用者は実装の詳細を一切知ることがなくなります。

通常のprivateとして使えるものを(省略)
というのも、(省略)

1段落目はよく分かりませんでしたが、2段落目からソンタックすると、privateメンバまで記載がないと領域の確保ができない、という御趣旨だと思います。これは、静的領域に確保するという前提の限りでは正しいです。静的領域は、コンパイル時にスタック等の構造が決まりますから、オブジェクトのレイアウトが判明していないと領域が確保できません。
しかし、pimplイディオムでは、実装はヒープ上に確保するので、利用側ではサイズが判明する必要がありません(実装部では必要)。公開用のオブジェクトのレイアウトさえ分かれば、利用可能となるわけです。

長々と書きましたが要約すると、「pimplイディオムで大丈夫、変数の公開は無理だしpimplイディオム使う意味ないから」ということです。