資料抽象是指,只向外界提供關鍵資訊,并隱藏其后臺的實作細節,即只表現必要的資訊而不呈現細節,
資料抽象是一種依賴于介面和實作分離的編程(設計)技術,
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讓我們舉一個現實生活中的真實體子,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作細節,也就是說,您并不知道它是如何通過纜線接收信號,如何轉換信號,并最終顯示在螢屏上,
因此,我們可以說電視把它的內部實作和外部介面分離開了,您無需知道它的內部實作原理,直接通過它的外部介面(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++ 類為資料抽象提供了可能,它們向外界提供了大量用于操作物件資料的公共方法,也就是說,外界實際上并不清楚類的內部實作,
例如,您的程式可以呼叫 sort() 函式,而不需要知道函式中排序資料所用到的演算法,實際上,函式排序的底層實作會因庫的版本不同而有所差異,只要介面不變,函式呼叫就可以照常作業,
在 C++ 中,我們使用類來定義我們自己的抽象資料型別(ADT),您可以使用類 iostream 的 cout 物件來輸出資料到標準輸出,如下所示:
#include <iostream>
using namespace std;
int main( )
{
cout << "Hello C++" <<endl;
return 0;
}
在這里,您不需要理解 cout 是如何在用戶的螢屏上顯示文本,您只需要知道公共介面即可,cout 的底層實作可以自由改變,
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介面,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式的所有部分,一個型別的資料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,私有部分對使用型別的代碼隱藏了實作細節,
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后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,
資料抽象的好處
資料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物件狀態受損,
- 類實作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資料成員,撰寫該類的作者就可以隨意更改資料,如果實作發生改變,則只需要檢查類的代碼,看看這個改變會導致哪些影響,如果資料是公有的,則任何直接訪問舊表示形式的資料成員的函式都可能受到影響,
資料抽象的實體
C++ 程式中,任何帶有公有和私有成員的類都可以作為資料抽象的實體,請看下面的實體:
#include <iostream>
using namespace std;
class Adder{
public:
// 建構式
Adder(int i = 0)
{
total = i;
}
// 對外的介面
void addNum(int number)
{
total += number;
}
// 對外的介面
int getTotal()
{
return total;
};
private:
// 對外隱藏的資料
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,并回傳總和,公有成員 addNum 和 getTotal 是對外的介面,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,但又是類能正常作業所必需的,
設計策略
抽象把代碼分離為介面和實作,所以在設計組件時,必須保持介面獨立于實作,這樣,如果改變底層實作,介面也將保持不變,
在這種情況下,不管任何程式使用介面,介面都不會受到影響,只需要將最新的實作重新編譯即可,
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