C++數據抽象、數據封裝、接口（抽象類）

一 、數據抽象

數據抽象是指，只向外界提供關鍵信息，並隱藏其后台的實現細節，即只表現必要的信息而不呈現細節。

數據抽象是一種依賴於接口（抽象類）和實現分離的編程（設計）技術。C++ 類為數據抽象提供了可能

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。
• 類實現可能隨着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。

所有的 C++ 程序都有以下兩個基本要素：

• 程序語句（代碼）：這是程序中執行動作的部分，它們被稱為函數。
• 程序數據：數據是程序的信息，會受到程序函數的影響。

二 、數據封裝

封裝是面向對象編程中的把數據和操作數據的函數綁定在一起的一個概念，這樣能避免受到外界的干擾和誤用，從而確保了安全。數據封裝引申出了另一個重要的 OOP 概念，即數據隱藏。

數據封裝是一種把數據和操作數據的函數捆綁在一起的機制，數據抽象是一種僅向用戶暴露接口而把具體的實現細節隱藏起來的機制。

C++ 通過創建類來支持封裝和數據隱藏（public、protected、private）。我們已經知道，類包含私有成員（private）、保護成員（protected）和公有成員（public）成員。默認情況下，在類中定義的所有項目都是私有的。

三、接口（抽象類）

接口描述了類的行為和功能，而不需要完成類的特定實現。

C++ 接口是使用抽象類來實現的，抽象類與數據抽象互不混淆，數據抽象是一個把實現細節與相關的數據分離開的概念。

如果類中至少有一個函數被聲明為純虛函數，則這個類就是抽象類。純虛函數是通過在聲明中使用 "= 0" 來指定的，如下所示：

class Box
{
   public:
      // 純虛函數
      virtual double getVolume() = 0;
   private:
      double length;      // 長度
      double breadth;     // 寬度
      double height;      // 高度
};

 

設計抽象類（通常稱為 ABC）的目的，是為了給其他類提供一個可以繼承的適當的基類。抽象類不能被用於實例化對象，它只能作為接口使用。如果試圖實例化一個抽象類的對象，會導致編譯錯誤。

因此，如果一個 ABC 的子類需要被實例化，則必須實現每個虛函數，這也意味着 C++ 支持使用 ABC 聲明接口。如果沒有在派生類中重載純虛函數，就嘗試實例化該類的對象，會導致編譯錯誤。

可用於實例化對象的類被稱為具體類。

請看下面的實例，基類 Shape 提供了一個接口 getArea()，在兩個派生類 Rectangle 和 Triangle 中分別實現了 getArea()：

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
// 基類
class Shape 
{
public:
   // 提供接口框架的純虛函數
   virtual int getArea() = 0;
   void setWidth(int w)
   {
      width = w;
   }
   void setHeight(int h)
   {
      height = h;
   }
protected:
   int width;
   int height;
};
 
// 派生類
class Rectangle: public Shape
{
public:
   int getArea()
   { 
      return (width * height); 
   }
};
class Triangle: public Shape
{
public:
   int getArea()
   { 
      return (width * height)/2; 
   }
};
 
int main(void)
{
   Rectangle Rect;
   Triangle  Tri;
 
   Rect.setWidth(5);
   Rect.setHeight(7);
   // 輸出對象的面積
   cout << "Total Rectangle area: " << Rect.getArea() << endl;
 
   Tri.setWidth(5);
   Tri.setHeight(7);
   // 輸出對象的面積
   cout << "Total Triangle area: " << Tri.getArea() << 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 Rectangle area: 35
Total Triangle area: 17