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數(shù)據(jù)抽象

2018-08-12 22:03 更新

數(shù)據(jù)抽象

數(shù)據(jù)抽象是指對外只提供基本信息并且隱藏他們的背景細節(jié)，即只呈現(xiàn)程序中所需的信息而沒有提供細節(jié)。

數(shù)據(jù)抽象是一種編程(和設計)技術，依賴于接口和實現(xiàn)的分離。

讓我們舉一個現(xiàn)實生活中的例子。一個電視，你可以打開和關閉，改變頻道，調整音量，并添加外部組件，比如揚聲器，錄像機，以及 DVD 播放器。但是你不知道它的內部細節(jié)，也就是說，你不知道它如何通過無線技術或者通過電纜接收信號，如何轉化信號，以及最后將信號顯示在屏幕上。

因此，我們可以說電視機實現(xiàn)了外部接口與內部實現(xiàn)的清晰分離，你可以無需知道它的內部具體實現(xiàn)，就可以通過其外部接口比如電源按鈕，更換頻道，音量控制。

現(xiàn)在，如果我們談論的是 C++ 編程， C++ 類提供了大量數(shù)據(jù)抽象的例子。他們提供了大量的針對外部世界的公有函數(shù)來滿足對象的功能或者操作對象數(shù)據(jù)，即外部函數(shù)不知道類在內部是如何實現(xiàn)的。

例如，你的程序可以在不知道函數(shù)實際使用什么算法來對給定的值進行排序的情況下調用 sort() 函數(shù)。事實上，排序功能的底層實現(xiàn)可以在不同版本之間變化，只要接口保持不變，你的函數(shù)調用將仍然起作用。

在 C++ 中，我們使用類來定義自己的抽象數(shù)據(jù)類型( ADT )。您可以使用類 ostream 的 cout 對象對流數(shù)據(jù)進行標準輸出如下：

    #include <iostream>
    using namespace std;

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

在這里，你不需要了解 cout 如何在用戶的屏幕上顯示文本。你只需要知道的公共接口和的 cout 底層實現(xiàn)是可以自由改變的。

訪問標號實施抽象

在 C++ 中，我們使用訪問標號定義抽象接口類。一個類可以包含零個或多個訪問標簽：

成員定義了一個公有標號，程序的所有部分都可以訪問這個公共標號。類型的數(shù)據(jù)抽象視圖由其公有成員定義。
使用類的代碼不可以訪問帶有私有標號的成員。對于使用類的代碼，私有部分隱藏了類的實現(xiàn)細節(jié)。

一個訪問標號可以出現(xiàn)的次數(shù)通常是沒有限制的。每個訪問標號指定了隨后的成員定義的訪問級別。這個指定的訪問級別持續(xù)有效，知道遇到下一個訪問標號或看到類定義提的右花括號為止。

數(shù)據(jù)抽象的好處

數(shù)據(jù)抽象提供了兩個重要的優(yōu)勢：

避免內部出現(xiàn)無意的，可能破壞對象狀態(tài)的用戶級錯誤?！　　　?/li>
隨著時間的推移類實現(xiàn)可能會根據(jù)需求或缺陷報告來做出修改，但是這種修改無需改變用戶級代碼。

通過只在類的私有部分定義數(shù)據(jù)成員，類作者可以自由的對數(shù)據(jù)進行更改。如果實現(xiàn)更改，只需要檢查類的代碼看看這個改變可能造成什么影響。如果數(shù)據(jù)是公開的，那么任何可以直接訪問舊的數(shù)據(jù)成員的函數(shù)都可能遭到破壞。

數(shù)據(jù)抽象舉例

任何一個用公有和私有成員實現(xiàn)一個類的 C++ 程序都是數(shù)據(jù)抽象的一個例子?？紤]下面的例子：

    #include <iostream>
    using namespace std;

    class Adder{
       public:
      // constructor
      Adder(int i = 0)
      {
    total = i;
      }
      // interface to outside world
      void addNum(int number)
      {
      total += number;
      }
      // interface to outside world
      int getTotal()
      {
      return total;
      };
       private:
      // hidden data from outside world
      int total;
    };
    int main( )
    {
       Adder a;

       a.addNum(10);
       a.addNum(20);
       a.addNum(30);

       cout << "Total " << a.getTotal() <<endl;
       return 0;
    }

編譯和執(zhí)行上面的代碼時，它產生以下結果：