C++ 數據抽象

數據抽象是指，只向外界提供關鍵信息，並隱藏其後臺的實現細節，即只表現必要的信息而不呈現細節。

數據抽象是一種依賴於接口和實現分離的編程（設計）技術。

讓我們舉一個現實生活中的真實例子，比如一臺電視機，您可以打開和關閉、切換頻道、調整音量、添加外部組件（如喇叭、錄像機、DVD 播放器），但是您不知道它的內部實現細節，也就是說，您並不知道它是如何通過纜線接收信號，如何轉換信號，並最終顯示在屏幕上。

因此，我們可以說電視把它的內部實現和外部接口分離開了，您無需知道它的內部實現原理，直接通過它的外部接口（比如電源按鈕、遙控器、聲量控制器）就可以操控電視。

現在，讓我們言歸正傳，就 C++ 編程而言，C++ 類為數據抽象

例如，您的程序可以調用 sort() 函數，而不需要知道函數中排序數據所用到的算法。實際上，函數排序的底層實現會因庫的版本不同而有所差異，只要接口不變，函數調用就可以照常工作。

在 C++ 中，我們使用類來定義我們自己的抽象數據類型（ADT）。您可以使用類 ostream 的 cout 對象來輸出數據到標準輸出，如下所示：

1 #include <iostream>
2 
3 using namespace std;
4  
5 int main( )
6 {
7    cout << "Hello C++" <<endl;
 
8    return 0;
9 }

在這裏，您不需要理解 cout 是如何在用戶的屏幕上顯示文本。您只需要知道公共接口即可，cout 的底層實現可以自由改變。

訪問標簽強制抽象

在 C++ 中，我們使用訪問標簽來定義類的抽象接口。一個類可以包含零個或多個訪問標簽：

• 使用公共標簽定義的成員都可以訪問該程序的所有部分。一個類型的數據抽象視圖是由它的公共成員來定義的。
• 使用私有標簽定義的成員無法訪問到使用類的代碼。私有部分對使用類型的代碼隱藏了實現細節。

訪問標簽出現的頻率沒有限制。每個訪問標簽指定了緊隨其後的成員定義的訪問級別。指定的訪問級別會一直有效，直到遇到下一個訪問標簽或者遇到類主體的關閉右括號為止。

數據抽象的好處

數據抽象有兩個重要的優勢：

• 類的內部受到保護，不會因無意的用戶級錯誤導致對象狀態受損。
• 類實現可能隨著時間的推移而發生變化，以便應對不斷變化的需求，或者應對那些要求不改變用戶級代碼的錯誤報告。

如果只在類的私有部分定義數據成員，編寫該類的作者就可以隨意更改數據。如果實現發生改變，則只需要檢查類的代碼，看看這個改變會導致哪些影響。如果數據是公有的，則任何直接訪問舊表示形式的數據成員的函數都可能受到影響。

數據抽象的實例

C++ 程序中，任何帶有公有和私有成員的類都可以作為數據抽象的實例。請看下面的實例：

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 class Adder{
 5    public:
 6       // 構造函數
 7       Adder(int i = 0)
 8       {
 9         total = i;
10       }
11       // 對外的接口
12       void addNum(int number)
13       {
14           total += number;
15       }
16       // 對外的接口
17       int getTotal()
18       {
19           return total;
20       };
21    private:
22       // 對外隱藏的數據
23       int total;
24 };
25 int main( )
26 {
27    Adder a;
28 
29    a.addNum(10);
30    a.addNum(20);
31    a.addNum(30);
32 
33    cout << "Total " << a.getTotal() <<endl;
34    return 0;
35 }

執行結果：

Total 60

上面的類把數字相加，並返回總和。公有成員 addNum 和 getTotal 是對外的接口，用戶需要知道它們以便使用類。私有成員 total 是用戶不需要了解的，但又是類能正常工作所必需的。

設計策略

抽象把代碼分離為接口和實現。所以在設計組件時，必須保持接口獨立於實現，這樣，如果改變底層實現，接口也將保持不變。

在這種情況下，不管任何程序使用接口，接口都不會受到影響，只需要將最新的實現重新編譯即可。

25、C++ 數據抽象