القائمة الرئيسية

الصفحات

 Data Abstraction in C++


Data abstraction refers to providing only essential information to the outside world and hiding their background details, i.e., to represent the needed information in program without presenting the details.

Data abstraction is a programming (and design) technique that relies on the separation of interface and implementation.

Let's take one real life example of a TV, which you can turn on and off, change the channel, adjust the volume, and add external components such as speakers, VCRs, and DVD players, BUT you do not know its internal details, that is, you do not know how it receives signals over the air or through a cable, how it translates them, and finally displays them on the screen.

Thus, we can say a television clearly separates its internal implementation from its external interface and you can play with its interfaces like the power button, channel changer, and volume control without having any knowledge of its internals.

In C++, classes provides great level of data abstraction. They provide sufficient public methods to the outside world to play with the functionality of the object and to manipulate object data, i.e., state without actually knowing how class has been implemented internally.

For example, your program can make a call to the sort() function without knowing what algorithm the function actually uses to sort the given values. In fact, the underlying implementation of the sorting functionality could change between releases of the library, and as long as the interface stays the same, your function call will still work.

In C++, we use classes to define our own abstract data types (ADT). You can use the cout object of class ostream to stream data to standard output like this −

يشير تجريد البيانات إلى توفير المعلومات الأساسية فقط للعالم الخارجي وإخفاء تفاصيل الخلفية الخاصة بهم ، أي لتمثيل المعلومات المطلوبة في البرنامج دون تقديم التفاصيل. تجريد البيانات هو أسلوب برمجة (وتصميم) يعتمد على فصل الواجهة والتنفيذ. لنأخذ مثالًا واقعيًا واحدًا للتلفزيون ، والذي يمكنك تشغيله وإيقاف تشغيله ، وتغيير القناة ، وضبط مستوى الصوت ، وإضافة مكونات خارجية مثل مكبرات الصوت ، وأجهزة الفيديو ، ومشغلات DVD ، ولكنك لا تعرف تفاصيله الداخلية ، هو أنك لا تعرف كيف يستقبل الإشارات عبر الأثير أو عبر كابل ، وكيف يترجمها ، ثم يعرضها في النهاية على الشاشة. وبالتالي ، يمكننا القول أن التلفزيون يفصل بوضوح تنفيذه الداخلي عن واجهته الخارجية ، ويمكنك اللعب بواجهاته مثل زر الطاقة ومبدل القناة والتحكم في مستوى الصوت دون معرفة أي من مكوناته الداخلية. في C ، توفر الفصول الدراسية مستوى رائعًا من تجريد البيانات. أنها توفر أساليب عامة كافية للعالم الخارجي للعب مع وظائف الكائن ومعالجة بيانات الكائن ، أي الحالة دون معرفة فعلاً كيف تم تنفيذ الطبقة داخليًا. على سبيل المثال ، يمكن لبرنامجك إجراء استدعاء لوظيفة الفرز () دون معرفة الخوارزمية التي تستخدمها الوظيفة بالفعل لفرز القيم المعطاة. في الواقع ، يمكن أن يتغير التنفيذ الأساسي لوظيفة الفرز بين إصدارات المكتبة ، وطالما ظلت الواجهة كما هي ، سيستمر استدعاء الوظيفة الخاص بك. في لغة C ، نستخدم الفئات لتحديد أنواع البيانات المجردة الخاصة بنا (ADT). يمكنك استخدام كائن cout في class ostream لدفق البيانات إلى الإخراج القياسي مثل هذا -


#include <iostream>
using namespace std;

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

Here, you don't need to understand how cout displays the text on the user's screen. You need to only know the public interface and the underlying implementation of ‘cout’ is free to change.

هنا ، لا تحتاج إلى فهم كيفية عرض cout للنص على شاشة المستخدم. ما عليك سوى معرفة الواجهة العامة والتطبيق الأساسي لـ "cout" مجاني للتغيير.

Access Labels Enforce Abstraction

In C++, we use access labels to define the abstract interface to the class. A class may contain zero or more access labels −

  • Members defined with a public label are accessible to all parts of the program. The data-abstraction view of a type is defined by its public members.

  • Members defined with a private label are not accessible to code that uses the class. The private sections hide the implementation from code that uses the type.

There are no restrictions on how often an access label may appear. Each access label specifies the access level of the succeeding member definitions. The specified access level remains in effect until the next access label is encountered or the closing right brace of the class body is seen.

في لغة C ، نستخدم تسميات الوصول لتعريف الواجهة المجردة للفصل. قد يحتوي الفصل على صفر أو أكثر من تسميات الوصول - يمكن الوصول إلى الأعضاء المحددين بعلامة عامة لجميع أجزاء البرنامج. يتم تعريف طريقة عرض تجريد البيانات الخاصة بنوع ما بواسطة أعضائها العموميين. لا يمكن الوصول إلى الأعضاء المحددين بعلامة خاصة من خلال التعليمات البرمجية التي تستخدم الفئة. تخفي الأقسام الخاصة التنفيذ من التعليمات البرمجية التي تستخدم النوع. لا توجد قيود على عدد مرات ظهور تسمية الوصول. تحدد كل تسمية وصول مستوى الوصول لتعريفات الأعضاء التالية. يظل مستوى الوصول المحدد ساري المفعول حتى يتم العثور على تسمية الوصول التالية أو رؤية قوس الإغلاق الأيمن لجسم الفصل الدراسي.

Benefits of Data Abstraction

Data abstraction provides two important advantages −

  • Class internals are protected from inadvertent user-level errors, which might corrupt the state of the object.

  • The class implementation may evolve over time in response to changing requirements or bug reports without requiring change in user-level code.

By defining data members only in the private section of the class, the class author is free to make changes in the data. If the implementation changes, only the class code needs to be examined to see what affect the change may have. If data is public, then any function that directly access the data members of the old representation might be broken.

يوفر تجريد البيانات ميزتين هامتين - الأجزاء الداخلية للفئة محمية من الأخطاء غير المقصودة على مستوى المستخدم ، والتي قد تفسد حالة الكائن. قد يتطور تطبيق الفئة بمرور الوقت استجابة للمتطلبات المتغيرة أو تقارير الأخطاء دون الحاجة إلى تغيير التعليمات البرمجية على مستوى المستخدم. من خلال تحديد أعضاء البيانات فقط في القسم الخاص من الفصل ، يكون مؤلف الفصل حرًا في إجراء تغييرات في البيانات. إذا تغير التنفيذ ، فسيلزم فحص رمز الفصل فقط لمعرفة ما قد يؤثر على التغيير. إذا كانت البيانات عامة ، فقد يتم تعطيل أي وظيفة تصل مباشرة إلى أعضاء البيانات في التمثيل القديم.

Data Abstraction Example

Any C++ program where you implement a class with public and private members is an example of data abstraction. Consider the following example −


#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;
}

When the above code is compiled and executed, it produces the following result −

Total 60

Above class adds numbers together, and returns the sum. The public members - addNum and getTotal are the interfaces to the outside world and a user needs to know them to use the class. The private member total is something that the user doesn't need to know about, but is needed for the class to operate properly.

الفئة أعلاه تجمع الأرقام معًا وترجع المجموع. الأعضاء العموم - addNum و getTotal هي واجهات للعالم الخارجي ويحتاج المستخدم إلى معرفتهم لاستخدام الفصل. إجمالي العضو الخاص هو شيء لا يحتاج المستخدم إلى معرفته ، ولكنه ضروري للفصل الدراسي للعمل بشكل صحيح.

Designing Strategy

Abstraction separates code into interface and implementation. So while designing your component, you must keep interface independent of the implementation so that if you change underlying implementation then interface would remain intact.

In this case whatever programs are using these interfaces, they would not be impacted and would just need a recompilation with the latest implementation.

يفصل التجريد الكود إلى واجهة وتنفيذ. لذلك أثناء تصميم المكون الخاص بك ، يجب أن تحافظ على الواجهة مستقلة عن التنفيذ بحيث إذا قمت بتغيير التطبيق الأساسي ، فستظل الواجهة سليمة. في هذه الحالة ، مهما كانت البرامج التي تستخدم هذه الواجهات ، فلن تتأثر وستحتاج فقط إلى إعادة تجميع مع أحدث تطبيق.


هل اعجبك الموضوع :

تعليقات