C++ 中的数据抽象

数据抽象是指只向外界提供必要的信息，并隐藏其背景细节，即在程序中表示需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（和设计）技术。

让我们以电视为例，您可以打开和关闭它，更改频道，调节音量，以及添加扬声器、录像机和 DVD 播放器等外部组件，但您不知道它的内部细节，即也就是说，你不知道它是如何通过无线或电缆接收信号，如何转换它们，最后将它们显示在屏幕上的。

因此，我们可以说电视将其内部实现与外部接口明确分开，您可以在不了解其内部结构的情况下使用其电源按钮、频道切换器和音量控制等接口。

在 C++ 中，类提供了高水平的数据抽象 .它们向外部世界提供了足够的公共方法来使用对象的功能和操作对象数据，即在不知道类在内部是如何实现的情况下进行状态。

例如，您的程序可以调用 sort() 在不知道函数实际使用什么算法对给定值进行排序的情况下运行函数。事实上，排序功能的底层实现可能会随着库的发布而改变，只要接口保持不变，您的函数调用仍然可以工作。

在 C++ 中，我们使用类定义我们自己的抽象数据类型（ADT）。您可以使用 cout ostream 类的对象像这样将数据流式传输到标准输出 -

现场演示

#include <iostream>
using namespace std;

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

在这里，您无需了解cout 在用户的屏幕上显示文本。你只需要知道公共接口，'cout' 的底层实现是可以自由改变的。

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。一个类可能包含零个或多个访问标签 -

程序的所有部分都可以访问使用公共标签定义的成员。类型的数据抽象视图由其公共成员定义。
使用该类的代码无法访问使用私有标签定义的成员。私有部分对使用该类型的代码隐藏了实现。

访问标签出现的频率没有限制。每个访问标签指定后续成员定义的访问级别。指定的访问级别一直有效，直到遇到下一个访问标签或看到类主体的右大括号。

数据抽象的好处

数据抽象提供了两个重要的优势 -

类内部被保护免受无意的用户级错误，这可能会破坏对象的状态。
类实现可能会随着时间的推移而发展，以响应不断变化的需求或错误报告，而无需更改用户级代码。

通过仅在类的私有部分定义数据成员，类作者可以自由地对数据进行更改。如果实现发生变化，只需要检查类代码以查看更改可能产生的影响。如果数据是公开的，那么任何直接访问旧表示的数据成员的函数都可能被破坏。

数据抽象示例

任何实现具有公共和私有成员的类的 C++ 程序都是数据抽象的示例。考虑以下示例 -

现场演示

#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;
}

当上面的代码编译并执行时，它会产生以下结果 -

Total 60

上面的类将数字相加，并返回总和。公共成员 - addNum 和 getTotal 是与外部世界的接口，用户需要知道它们才能使用该类。私人成员 total 是用户不需要知道的东西，但需要类才能正常运行。

设计策略

抽象将代码分为接口和实现。所以在设计你的组件时，你必须保持接口独立于实现，这样如果你改变底层实现，接口将保持不变。

在这种情况下，无论程序使用这些接口，它们都不会受到影响，只需要使用最新的实现重新编译即可。

C++中的多态性 C++ 中的数据封装

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