面试题：C++中类成员访问属性安全性保障之高级难度

Question

假设你正在开发一个金融类库，其中有一个`Account`类用于管理账户信息，包括账户余额等敏感数据。为了保障数据安全，要求仅允许通过特定的成员函数修改账户余额，并且在多线程环境下也要保证操作的原子性和一致性。请描述如何设计`Account`类的成员访问属性以及相关的同步机制来实现这些要求，并给出关键代码示例。

Answer 1

1. 成员访问属性设计：
   • 将账户余额等敏感数据设为私有成员变量，这样外部代码无法直接访问和修改，只能通过特定的成员函数来操作。
2. 同步机制：
   • 使用互斥锁（std::mutex）来保证在多线程环境下对账户余额操作的原子性和一致性。每次在修改或读取账户余额前锁定互斥锁，操作完成后解锁。
   • 对于C++17及以上，还可以使用std::scoped_lock，它会在构造时自动锁定互斥锁，在析构时自动解锁，更方便且安全。
3. 关键代码示例（C++）：

#include <mutex>
#include <iostream>

class Account {
private:
    double balance;
    std::mutex mtx;

public:
    Account(double initialBalance) : balance(initialBalance) {}

    // 获取账户余额
    double getBalance() {
        std::scoped_lock lock(mtx);
        return balance;
    }

    // 修改账户余额
    void deposit(double amount) {
        std::scoped_lock lock(mtx);
        if (amount > 0) {
            balance += amount;
        }
    }

    bool withdraw(double amount) {
        std::scoped_lock lock(mtx);
        if (amount > 0 && balance >= amount) {
            balance -= amount;
            return true;
        }
        return false;
    }
};