C++ データの抽象化
データ抽象化とは、重要な情報のみを外部に提供し、そのバックグラウンド実装の詳細を隠すこと、つまり、詳細を提示せずに必要な情報のみを表示することを指します。
データ抽象化は、インターフェイスと実装の分離に依存するプログラミング (設計) 手法です。
テレビのような実際の例を見てみましょう。テレビのオン/オフ、チャンネルの切り替え、音量の調整、外部コンポーネント (スピーカー、VCR、DVD プレーヤーなど) の追加ができますが、内部の実装の詳細、つまり、ケーブル経由で信号をどのように受信し、信号を変換し、最終的に画面に表示するかがわかりません。
したがって、テレビは内部実装と外部インターフェースを分離していると言えます。内部実装原理を知る必要はなく、外部インターフェース (電源ボタン、リモコン、音量コントローラーなど) テレビを通じて直接制御できます。 。
さて、本題に入りましょう。C++ プログラミングに関する限り、C++ クラスは データ抽象化 の可能性を提供します。これらは、オブジェクト データを操作するためのパブリック メソッドを外部の世界に多数提供します。つまり、外部の世界は実際にはクラスの内部実装を知りません。
たとえば、関数内のデータの並べ替えに使用されるアルゴリズムを知らなくても、プログラムは sort() 関数を呼び出すことができます。実際、関数ソートの基礎となる実装はライブラリのバージョンに応じて異なります。インターフェイスが変更されていない限り、関数呼び出しは通常どおり機能します。
C++ では、クラスを使用して独自の抽象データ型 (ADT) を定義します。以下に示すように、クラス ostream の cout オブジェクトを使用して、データを標準出力に出力できます。
#include <iostream>
using namespace std;
int main( )
{
cout << "Hello C++" <<endl;
return 0;
}ここでは、cout がユーザーの画面にテキストを表示する方法を理解する必要はありません。パブリック インターフェイスについて知っていれば十分です。cout の基礎となる実装は自由に変更できます。
アクセス タグは抽象化を強制します
C++ では、アクセス タグを使用してクラスの抽象インターフェイスを定義します。クラスには 0 個以上のアクセス タグを含めることができます。
public タグで定義されたメンバーは、プログラムのすべての部分にアクセスできます。型のデータの抽象ビューは、そのパブリック メンバーによって定義されます。
プライベートタグを使用して定義されたメンバーは、クラスを使用してコードにアクセスできません。プライベート部分は、その型を使用するコードから実装の詳細を隠します。
アクセスタグの頻度に制限はありません。各アクセス タグは、それに続くメンバー定義のアクセス レベルを指定します。指定されたアクセス レベルは、次のアクセス タグに遭遇するか、クラス本体の右閉じ括弧に遭遇するまで有効です。
データ抽象化の利点
データ抽象化には 2 つの重要な利点があります:
クラスの内部は、意図しないユーザーレベルのエラーによるオブジェクトの状態の破損から保護されます。
クラスの実装は、要件の変化に応じて、またはユーザーレベルのコードの変更を必要としないバグレポートに応じて、時間の経過とともに変更される場合があります。
クラスのプライベート部分にのみデータメンバーを定義すると、クラスの作成者はデータを自由に変更できます。実装が変更された場合、クラスのコードをチェックするだけで、この変更がどのような影響を与えるかを確認できます。データがパブリックである場合、古い表現のデータ メンバーに直接アクセスする関数が影響を受ける可能性があります。
データ抽象化のインスタンス
C++ プログラムでは、パブリック メンバーとプライベート メンバーを持つ任意のクラスをデータ抽象化のインスタンスとして使用できます。以下の例を参照してください:
#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;
}上記のコードをコンパイルして実行すると、次の結果が生成されます:
Total 60
上記のクラスは数値を加算し、合計を返します。パブリック メンバー addNum と getTotal は外部インターフェイスであり、ユーザーはクラスを使用するためにそれらを知っている必要があります。プライベート メンバー total は、ユーザーが知る必要はありませんが、クラスが適切に動作するためには必要です。
設計戦略
抽象化では、コードをインターフェイスと実装に分離します。したがって、コンポーネントを設計するときは、基になる実装が変更されてもインターフェイスが変更されないように、インターフェイスを実装から独立させておく必要があります。
この場合、どのプログラムがインターフェイスを使用しても、インターフェイスは影響を受けず、最新の実装のみを再コンパイルする必要があります。
