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。

讓咱們舉一個現實生活中的真實例子，好比一臺電視機，您能夠打開和關閉、切換頻道、調整音量、添加外部組件（如喇叭、錄像機、DVD 播放器），可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經過纜線接收信號，如何轉換信號，並最終顯示在屏幕上。

所以，咱們能夠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，直接經過它的外部接口（好比電源按鈕、遙控器、聲量控制器）就能夠操控電視。

如今，讓咱們言歸正傳，就 C++ 編程而言，C++ 類爲數據抽象提供了可能。它們向外界提供了大量用於操做對象數據的公共方法，也就是說，外界實際上並不清楚類的內部實現。

例如，您的程序能夠調用 sort() 函數，而不須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一樣而有所差別，只要接口不變，函數調用就能夠照常工做。

在 C++ 中，咱們使用類來定義咱們本身的抽象數據類型（ADT）。您可使用類 ostream 的 cout 對象來輸出數據到標準輸出，以下所示：

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main( )
{
   cout << "Hello C++" <<endl;
   return 0;
}

在這裏，您不須要理解 cout 是如何在用戶的屏幕上顯示文本。您只須要知道公共接口便可，cout 的底層實現能夠自由改變。

訪問標籤強制抽象

在 C++ 中，咱們使用訪問標籤來定義類的抽象接口。一個類能夠包含零個或多個訪問標籤：

• 使用公共標籤訂義的成員均可以訪問該程序的全部部分。一個類型的數據抽象視圖是由它的公共成員來定義的。
• 使用私有標籤訂義的成員沒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。

訪問標籤出現的頻率沒有限制。每一個訪問標籤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籤或者遇到類主體的關閉右括號爲止。

數據抽象的好處

數據抽象有兩個重要的優點：

• 類的內部受到保護，不會因無心的用戶級錯誤致使對象狀態受損。
• 類實現可能隨着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。

若是隻在類的私有部分定義數據成員，編寫該類的做者就能夠隨意更改數據。若是實現發生改變，則只須要檢查類的代碼，看看這個改變會致使哪些影響。若是數據是公有的，則任何直接訪問舊錶示形式的數據成員的函數均可能受到影響。

數據抽象的實例

C++ 程序中，任何帶有公有和私有成員的類均可以做爲數據抽象的實例。請看下面的實例：

#include <iostream>
using namespace std;
 
class Adder{
   public:
      // 構造函數
      Adder(int i = 0)
      {
        total = i;
      }
      // 對外的接口
      void addNum(int number)
      {
          total += number;
      }
      // 對外的接口
      int getTotal()
      {
          return total;
      };
   private:
      // 對外隱藏的數據
      int total;
};
int main( )
{
   Adder a;
   
   a.addNum(10);
   a.addNum(20);
   a.addNum(30);
 
   cout << "Total " << a.getTotal() <<endl;
   return 0;
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

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，用戶須要知道它們以便使用類。私有成員 total 是用戶不須要了解的，但又是類能正常工做所必需的。

設計策略

抽象把代碼分離爲接口和實現。因此在設計組件時，必須保持接口獨立於實現，這樣，若是改變底層實現，接口也將保持不變。

在這種狀況下，無論任何程序使用接口，接口都不會受到影響，只須要將最新的實現從新編譯便可。