《C++面向對象高效程式設計（第2版）》——2.10 抽象資料類型—棧的實作

本節書摘來自異步社群出版社《c++面向對象高效程式設計（第2版）》一書中的第章，第2.10節，作者： 【美】kayshav dattatri，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視。

c++面向對象高效程式設計（第2版）

下面的示例用于說明，在c中一個簡單棧的實作。

stackid createstack()

{

　　　/* 此處代碼用于建立一個新的stack

　　　　傳回新的棧名（stackid） */

}

bool destroystack(stackid whichstack)

　　　/ 此處代碼用于銷毀whichstack /

void push(stackid whichstack, int thiselement)

　　　/ 此處代碼用于将thiselement 壓入whichstack /

int pop(stackid whichstack)

　　　/ 此處代碼用于從whichstack中彈出頂部元素 /

}<code>`</code>

stack.c檔案與stack.h檔案一同編譯後，把産生的目标碼和stack.h檔案一起提供給使用者。stack的使用者不能通路用于操控棧的函數源代碼。

stack的資料結構隻是一段啞資料（dumb data），正确使用stack所需要的資訊都嵌入在push、pop等用于支援資料結構的函數中。對使用者而言，重要的資訊全都在stack的資料結構中，函數隻提供了一個操控資料的工具。但是，使用者不使用提供的函數也可通路和修改stack的資料結構，編譯器無法制止使用者這樣做。換而言之，資料結構和函數之間缺乏緊密耦合。然而，在面向對象程式設計（oop）語言中，函數與資料結構形成一個完整的單元（stack類），必須使用該類提供的函數才能通路對象中的資料。對象擁有資料結構，且隻允許接口通路它。由此可見，在支援oop的語言中更容易實作抽象資料類型。

在面向過程語言中，程式員定義類型與語言定義的新類型非常相似，但前者沒有太多保護，任何人都可以直接修改它們。這樣的程式員定義類型稱為抽象資料類型（abstract data type）。之前我們設計的ld播放機就是一個抽象資料類型。oop語言的優勢在于，它提供資料封裝，保護了實作（是以也保護了實作者）。是以，在oop中，程式員定義類型可被當做語言定義類型。換句話說，oop語言有特權，也有責任。

舉個例子，考慮一個整數資料類型，用于表示非常大的數字（常用于天文學中）。32位整數（4位元組整數）無法滿足我們的要求，是以需要建立一個新類型，即一個抽象資料類型，tint。

抽象資料類型——tint

操作（接口）：

　加（操作符+）

　減（操作符-）

　乘（操作符×）

　除（操作符/）

　求模（操作符%）

　增加（操作符+=）

　幂

　絕對值

　列印

　…

在該例中，肯定要隐藏tint類型的實作細節。我們可能使用兩個4位元組整數（或一個8位元組的數組）來實作這個新類型，但是tint的客戶并不知道（也不應該知道）這些細節。如果将來使用支援64位整數（這很有可能）的處理器，就可以直接在實作中使用，不用我們目前的這種表示方法，這些都由實作者決定。

利用資料抽象，我們建立了一個新類型，并且為這個新類型提供了一組有用的操作。因為語言沒有直接支援這個類型，是以程式員隻好利用抽象實作它，是以它是一個抽象資料類型。鑒于此，資料抽象有時也被定義為：定義抽象資料類型以及一組操作并隐藏實作的過程。