C++ 數據抽象

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

數據抽像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，比如一台電視機，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++類為數據抽象提供了可能。 它們向外界提供了大量用於操作對像數據的公共方法，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像數據類型（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：

#include <iostream>
using namespace std;

int main( )
{
   cout << "Hello C++" <<endl;
   return 0;
}

在這裡，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。

訪問標籤強制抽象

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

• 使用公共標籤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。
• 使用私有標籤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。

訪問標籤出現的頻率沒有限制。 每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為止。

數據抽象的好處

數據抽像有兩個重要的優勢：

• 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：

#include <iostream>
using namespace std;

class Adder{
   public:
      // 构造函数
      Adder(int i = 0)
      {
        total = i;
      }
      // 对外的接口
      void addNum(int number)
      {
          total += number;
      }
      // 对外的接口
      int getTotal()
      {
          return total;
      };
   private:
      // 对外隐藏的数据
      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。