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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。

C++ 数据抽象

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，我们的程序可以调用 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。

C++ 使用类来抽象数据类型（ADT）。

我们可以使用类 ostream 的 cout 对象来输出数据到标准输出，如下所示：

/**
 * file: main.cpp
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 *
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
 */

#include <iostream>
using namespace std;

int main( )
{
   cout << "Hello C++ \nHello www.twle.cn" <<endl;
   return 0;
}

我们需要理解 cout 是如何在用户的屏幕上显示文本。我们只需要知道公共接口即可，cout 的底层实现可以自由改变。

使用访问标签强制抽象

访问标签就是指 private: 、protected: 和 public:

C++ 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。

数据抽象的优势

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，该类的开发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。

范例：数据抽象

C++ 程序中，任何带有公有和私有成员的类都可以视为数据抽象

/**
 * file: main.cpp
 * author: 简单教程(www.twle.cn)
 *
 * Copyright © 2015-2065 www.twle.cn. All rights reserved.
 */

#include <iostream>
using namespace std;

class Muler{
   public:
      // 构造函数
      Muler(int i = 1)
      {
        total = i;
      }
      // 对外的接口
      void mulNum(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( )
{
   Muler a;

   a.mulNum(3);
   a.mulNum(7);
   a.mulNum(11);

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

编译运行以上范例，输出结果如下

$ g++ main.cpp && ./a.out
Total 231

上面的范例中， Muler 类返回所有数字相乘的结果。

公有成员 mulNum 和 getTotal 是对外的接口，调用者需要知道它们以便使用类。私有成员 total 是调用者不需要了解的，但又是类能正常工作所必需的。

最佳实战

使用抽象把代码分离为接口和实现
在设计组件时，一定要保持接口独立于实现，这样，如果改变底层实现，接口也可以保持不变，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。