数据抽象和类 Ⅰ

基本概念

抽象

Data Abstraction:只关心该数据“是什么”“如何使用”，而不关心其如何运作。
Control Abstraction:只关心该行为能实现什么，而不关心其具体实现方法。

抽象数据类型

在程序中，称被抽象的数据，为抽象数据类型(Abstract Data Type, ADT)

一种ADT应具有：

说明部分：描述数据值的特征和作用于这些数据之上的操作，用户仅需明白其说明，无需知晓内部实现。
实现部分。

抽象数据类型转化

把DATE设计为一种数据类型。

内部包含年月日等数据以及在这些数据上可进行的操作。
用户利用DATE就可以定义多个变量。
用户可调用每个变量中公开的操作，但无法直接访问每个变量中被隐藏的内部数据。
用户也无需关心变量中各操作的具体实现。
于是DATE就是一种封装好的数据类型。这就达到了信息隐藏和封装的目的。

结构体类对象

`C` 中的结构体

C 数组允许定义可存储相同类型数据项的变量，结构是 C 编程中另一种用户自定义的可用的数据类型，它允许您存储不同类型的数据项。
结构用于表示一条记录，我们继续以上面的日期为例，我们可能会关心：

Year
Month
Day

但C语言中的 struct 只能包含变量，
不能包括实现ADT当中操作的函数

struct Date {
  int year;
  int month;
  int date;
} date;

void set (int, int, int);
int getYear();
int getMonth();
int getDay();
void print();
void increment();
void decrement();

`C++` 对象&类

新增面向对象编程

class classname {
  Access specifiers:
    Date members/variables;//变量
    Member fn() {}//方法
};//分号结束一个类

类的示例

class Date {

  private:
    int year;
    int month;
    int day;

  public:
    void set(int, int, int);
    int flag;
    int getYear() const;
    int getMonth() const;
    int getDay() const;
    void print() const;
    void increment();
    void decrement();
};

在{}中列出类的成员。类的成员包括：

数据成员：一般说来，数据成员是需要隐藏的对象；即外部的程序是不能直接访问这些数据的，应该通过函数成员来访问这些数据。所以一般情况下，数据成员通过关键字 private 声明为私有成员（private member）。
函数成员：通过关键字 public 声明为公有成员（public member）。外部程序可以访问共有成员，但无法访问私有成员。
对于类的使用者（用户代码），只需要获得DATE.h，即可调用类对象的公有函数访问其内部的数据成员。使用者无法直接访问私有成员，无需知晓公有函数的内部实现。

结构体 v.s. 类

C 的 struct 只能包含变量，而 C++ 的 class 还可以包含函数。set() 是用来处理成员变量的函数，在 C 中，我们将它放在了 struct Date 外部，和成员变量是分离的；而在 C++ 中，我们将它放在了 class Date 内部，使它和成员变量聚集在一起，看起来更像一个整体。

对象

通过结构体定义出来的变量传统上叫变量，而通过类定义出来的变量有了新的名称，叫做对象（Object）。

1	Date date;

成员函数

类的成员函数指，把定义和原型写在类定义内部的函数，就像类定义中的变量一样。

类成员函数是类的一个成员，它可以操作类的任意对象，可以访问对象中的所有成员。

成员函数可以定义在类定义内部，或者单独使用范围解析运算符 :: 来定义。在类定义中定义的成员函数把函数声明为内联的，即便没有使用 inline 标识符。

class Date {

  public:
    void set(int y, int m, int d) {
      year = y;
      month = m;
      day = d;
    }
......
};

class Date {

  public:
    void set(int, int, int);
......
};

void Date::set(int y, int m, int d) {
  year = y;
  month = m;
  day = d;
}

预处理命令

在 DATE.cpp 文件开头需要加入预处理命令

#include "DATE.hpp"

这是因为在 DATE.cpp 中要用到用户自定义的标识符 DATE ，而它的定义在 DATE.hpp 中。

在 DATE.hpp 中，各函数原型是在 {} 中的。根据标识符的作用域规则，它们的作用范围仅在类定义中，而不包括 DATE.cpp 。因此在 DATE.cpp 中需要利用作用域解释运算符 :: 来指明这里的函数是类 DATE 里的成员函数。

DATE.cpp 中有时还包括 DATE 内部要使用到的函数，例如daysInMonth。

这种函数并非对外公开供用户使用，因此可以将其声明为私有成员。
若在该函数中没有涉及该类的数据成员，则无需将它们声明为类的成员。

调用成员函数和成员变量是在对象上使用点运算符（.），这样它就能操作与该对象相关的数据

1 2	date.flag = 1; date.set(2022,1,30);

类的静态成员

静态（static）成员是类的组成部分但不是任何对象的组成部分

通过在成员声明前加上保留字 static 将成员设为static（
- 在数据成员的类型前加保留字 static 声明静态数据成员；
- 在成员函数的返回类型前加保留字 static 声明静态成员函数）
static成员遵循正常的公有/私有访问规则。
C++ 程序中，如果访问控制允许的话，可在类作用域外直接（不通过对象）访问静态成员（需加上类名和 :: ）
静态数据成员具有静态生存期，是类的所有对象共享的存储空间，是整个类的所有对象的属性，而不是某个对象的属性。
与非静态数据成员不同，静态数据成员不是通过构造函数进行初始化，而是必须在类定义体的外部再定义一次，且恰好一次，通常是在类的实现文件中再声明一次，而且此时不能再用 static 修饰。
静态成员函数不属于任何对象
静态成员函数没有 this 指针

静态成员函数不能直接访问类的非静态数据成员，只能直接访问类的静态数据成员

//date.hpp
class Date {

  private:
    static int count;
    ...

  public:
    static void getCount();
    ...
};

//date.cpp

int Date::count = 0;
//必须在类外定义体的外部再定义一次

void Date::getCount() {
  return count;
}