# C++ 數據抽象 數據抽象是指，只向外界提供關鍵信息，并隱藏其后臺的實現細節，即只表現必要的信息而不呈現細節。 數據抽象是一種依賴于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現細節，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于操作對象數據的公共方法，也就是說，外界實際上并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象數據類型（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; } ``` 在這里，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。 ## 訪問標簽強制抽象 在 C++ 中，我們使用訪問標簽來定義類的抽象接口。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。 * 使用私有標簽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。 ## 數據抽象的好處 數據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: // 構造函數 Adder(int i = 0) { total = i; } // 對外的接口 void addNum(int number) { total += number; } // 對外的接口 int getTotal() { return total; }; private: // 對外隱藏的數據 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，必須保持接口獨立于實現，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。