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C++篇：基础入门（四）

数据抽象

数据抽象是指，只向外界提供关键信息，并隐藏其后台的实现细节，即只表现必要的信息而不呈现细节。数据抽象是一种依赖于接口和实现分离的编程（设计）技术。让我们举一个现实生活中的真实例子，比如一台电视机，您可以打开和关闭、切换频道、调整音量、添加外部组件（如喇叭、录像机、DVD 播放器），但是您不知道它的内部实现细节，也就是说，您并不知道它是如何通过缆线接收信号，如何转换信号，并最终显示在屏幕上。

因此，我们可以说电视把它的内部实现和外部接口分离开了，您无需知道它的内部实现原理，直接通过它的外部接口（比如电源按钮、遥控器、声量控制器）就可以操控电视。现在，让我们言归正传，就 C++ 编程而言，C++ 类为数据抽象提供了可能。它们向外界提供了大量用于操作对象数据的公共方法，也就是说，外界实际上并不清楚类的内部实现。

例如，您的程序可以调用 sort() 函数，而不需要知道函数中排序数据所用到的算法。实际上，函数排序的底层实现会因库的版本不同而有所差异，只要接口不变，函数调用就可以照常工作。在 C++ 中，我们使用类来定义我们自己的抽象数据类型（ADT）。您可以使用类 iostream 的 cout 对象来输出数据到标准输出，如下所示：

#include 
   
    using namespace std; int main( ){
      cout << "Hello C++" <
   

访问标签强制抽象

在 C++ 中，我们使用访问标签来定义类的抽象接口。一个类可以包含零个或多个访问标签： 1.使用公共标签定义的成员都可以访问该程序的所有部分。一个类型的数据抽象视图是由它的公共成员来定义的。 2.使用类型的代码隐藏了实现细节。 访问标签出现的频率没有限制。每个访问标签指定了紧随其后的成员定义的访问级别。指定的访问级别会一直有效，直到遇到下一个访问标签或者遇到类主体的关闭右括号为止。 C++ 接口（抽象类） 接口描述了类的行为和功能，而不需要完成类的特定实现。C++ 接口是使用抽象类来实现的，抽象类与数据抽象互不混淆，数据抽象是一个把实现细节与相关的数据分离开的概念。如果类中至少有一个函数被声明为纯虚函数，则这个类就是抽象类。纯虚函数是通过在声明中使用 “= 0” 来指定的，如下所示：

class Box{
      public:      // 纯虚函数      virtual double getVolume() = 0;   private:      double length;      // 长度      double breadth;     // 宽度      double height;      // 高度};

设计抽象类（通常称为 ABC）的目的，是为了给其他类提供一个可以继承的适当的基类。抽象类不能被用于实例化对象，它只能作为接口使用。如果试图实例化一个抽象类的对象，会导致编译错误。因此，如果一个 ABC 的子类需要被实例化，则必须实现每个虚函数，这也意味着 C++ 支持使用 ABC 声明接口。如果没有在派生类中重写纯虚函数，就尝试实例化该类的对象，会导致编译错误。可用于实例化对象的类被称为具体类。

请看下面的实例，基类 Shape 提供了一个接口 getArea()，在两个派生类 Rectangle 和 Triangle 中分别实现了 getArea()：

#include 
   
     using namespace std; // 基类class Shape {
   public:   // 提供接口框架的纯虚函数   virtual int getArea() = 0;   void setWidth(int w)   {
         width = w;   }   void setHeight(int h)   {
         height = h;   }protected:   int width;   int height;}; // 派生类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);   // 输出对象的面积   cout << "Total Rectangle area: " << Rect.getArea() << endl;    Tri.setWidth(5);   Tri.setHeight(7);   // 输出对象的面积   cout << "Total Triangle area: " << Tri.getArea() << endl;     return 0;}当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：Total Rectangle area: 35Total Triangle area: 17
   

异常处理

异常是程序在执行期间产生的问题。C++ 异常是指在程序运行时发生的特殊情况，比如尝试除以零的操作。异常提供了一种转移程序控制权的方式。C++ 异常处理涉及到三个关键字：try、catch、throw。

throw: 当问题出现时，程序会抛出一个异常。这是通过使用 throw 关键字来完成的。catch: 在您想要处理问题的地方，通过异常处理程序捕获异常。catch 关键字用于捕获异常。try: try 块中的代码标识将被激活的特定异常。它后面通常跟着一个或多个 catch 块。

如果有一个块抛出一个异常，捕获异常的方法会使用 try 和 catch 关键字。try 块中放置可能抛出异常的代码，try 块中的代码被称为保护代码。使用 try/catch 语句的语法如下所示：

try{
      // 保护代码}catch( ExceptionName e1 ){
      // catch 块}catch( ExceptionName e2 ){
      // catch 块}catch( ExceptionName eN ){
      // catch 块}如果 try 块在不同的情境下会抛出不同的异常，这个时候可以尝试罗列多个 catch 语句，用于捕获不同类型的异常。

抛出异常

您可以使用 throw 语句在代码块中的任何地方抛出异常。throw 语句的操作数可以是任意的表达式，表达式的结果的类型决定了抛出的异常的类型。 以下是尝试除以零时抛出异常的实例：

double division(int a, int b){
      if( b == 0 )   {
         throw "Division by zero condition!";   }   return (a/b);}

捕获异常

catch 块跟在 try 块后面，用于捕获异常。您可以指定想要捕捉的异常类型，这是由 catch 关键字后的括号内的异常声明决定的。

try{
      // 保护代码}catch( ExceptionName e ){
     // 处理 ExceptionName 异常的代码}

上面的代码会捕获一个类型为 ExceptionName 的异常。如果您想让 catch 块能够处理 try 块抛出的任何类型的异常，则必须在异常声明的括号内使用省略号 …，如下所示：

try{
      // 保护代码}catch(...){
     // 能处理任何异常的代码}

下面是一个实例，抛出一个除以零的异常，并在 catch 块中捕获该异常。

#include 
   
    using namespace std; double division(int a, int b){
      if( b == 0 )   {
         throw "Division by zero condition!";   }   return (a/b);} int main (){
      int x = 50;   int y = 0;   double z = 0;    try {
        z = division(x, y);     cout << z << endl;   }catch (const char* msg) {
        cerr << msg << endl;   }    return 0;}由于我们抛出了一个类型为 const char* 的异常，因此，当捕获该异常时，我们必须在 catch 块中使用const char*。当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：Division by zero condition!
   

标准的异常

C++ 提供了一系列标准的异常，定义在 中，我们可以在程序中使用这些标准的异常。它们是以父子类层次结构组织起来的，如下所示

下表是对上面层次结构中出现的每个异常的说明：

定义新的异常 您可以通过继承和重载 exception 类来定义新的异常。下面的实例演示了如何使用 std::exception 类来实现自己的异常：

#include 
   
    #include 
    
     using namespace std; struct MyException : public exception{
     const char * what () const throw ()  {
       return "C++ Exception";  }}; int main(){
     try  {
       throw MyException();  }  catch(MyException& e)  {
       std::cout << "MyException caught" << std::endl;    std::cout << e.what() << std::endl;  }  catch(std::exception& e)  {
       //其他的错误  }}这将产生以下结果：MyException caughtC++ Exception在这里，what() 是异常类提供的一个公共方法，它已被所有子异常类重载。这将返回异常产生的原因。
    
   

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