c++ 数据抽象
数据抽象是指,只向外界提供关键信息,并隐藏其后台的实现细节,即只表现必要的信息而不呈现细节。
数据抽象是一种依赖于接口和实现分离的编程(设计)技术。
让我们举一个现实生活中的真实例子,比如一台电视机,您可以打开和关闭、切换频道、调整音量、添加外部组件(如喇叭、录像机、dvd 播放器),但是您不知道它的内部实现细节,也就是说,您并不知道它是如何通过缆线接收信号,如何转换信号,并最终显示在屏幕上。
因此,我们可以说电视把它的内部实现和外部接口分离开了,您无需知道它的内部实现原理,直接通过它的外部接口(比如电源按钮、遥控器、声量控制器)就可以操控电视。
现在,让我们言归正传,就 c++ 编程而言,c++ 类为数据抽象提供了可能。它们向外界提供了大量用于操作对象数据的公共方法,也就是说,外界实际上并不清楚类的内部实现。
例如,您的程序可以调用 sort() 函数,而不需要知道函数中排序数据所用到的算法。实际上,函数排序的底层实现会因库的版本不同而有所差异,只要接口不变,函数调用就可以照常工作。
在 c++ 中,我们使用类来定义我们自己的抽象数据类型(adt)。您可以使用类 ostream 的 cout 对象来输出数据到标准输出,如下所示:
#include using namespace std; int main( ) { cout << "hello c++" 在这里,您不需要理解 cout 是如何在用户的屏幕上显示文本。您只需要知道公共接口即可,cout 的底层实现可以自由改变。
1. 访问标签强制抽象
在 c++ 中,我们使用访问标签来定义类的抽象接口。一个类可以包含零个或多个访问标签:
- 使用公共标签定义的成员都可以访问该程序的所有部分。一个类型的数据抽象视图是由它的公共成员来定义的。
- 使用私有标签定义的成员无法访问到使用类的代码。私有部分对使用类型的代码隐藏了实现细节。
访问标签出现的频率没有限制。每个访问标签指定了紧随其后的成员定义的访问级别。指定的访问级别会一直有效,直到遇到下一个访问标签或者遇到类主体的关闭右括号为止。
2. 数据抽象的好处
数据抽象有两个重要的优势:
- 类的内部受到保护,不会因无意的用户级错误导致对象状态受损。
- 类实现可能随着时间的推移而发生变化,以便应对不断变化的需求,或者应对那些要求不改变用户级代码的错误报告。
如果只在类的私有部分定义数据成员,编写该类的作者就可以随意更改数据。如果实现发生改变,则只需要检查类的代码,看看这个改变会导致哪些影响。如果数据是公有的,则任何直接访问旧表示形式的数据成员的函数都可能受到影响。
3. 数据抽象的实例
c++ 程序中,任何带有公有和私有成员的类都可以作为数据抽象的实例。请看下面的实例:
#include 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() <