数据抽象是指,只向外接提供关键信息,并隐藏其后天的实现细节,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、调整音量等,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 iostream 的 cout 对象来输出数据到标准输出,如下所示:
#include <iostream>
using namespace std;
int main( )
{
cout << "Hello C++" <<endl;
return 0;
}
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。
- 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。
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 <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;
}
>>Total 60
上面的类把数字相加,并返回总和。公有成员 addNum 和 getTotal 是对外的接口,用户需要知道它们以便使用类。私有成员 total 是用户不需要了解的,但又是类能正常工作所必需的。
设计策略
抽象把代码分离为接口和实现。所以在设计组件时,必须保持接口独立于实现,这样,如果改变底层实现,接口也将保持不变。
在这种情况下,不管任何程序使用接口,接口都不会受到影响,只需要将最新的实现重新编译即可。