PL的艺术（7）：抽象数据与面向对象

2024-02-12 14:29:37

在上一篇中，我们探讨了模块和模块类型，它们允许程序员从给定的抽象创建多个实例。我们还研究了类，它使程序员能够定义一组相关的抽象。随着软件的复杂性不断增加，数据抽象已成为软件工程的关键支柱。模块和模块类型提供的这种抽象提供了多种好处，包括：

信息隐藏： 抽象数据类型隐藏了数据的内部表示，只允许通过公开的方法或属性访问。这有助于防止意外数据修改并增强代码的健壮性。
可重用性： 抽象数据类型可以被多个程序或模块重用，从而减少代码重复和维护成本。
可扩展性： 通过添加或修改方法或属性，可以轻松地扩展抽象数据类型，以满足不断变化的需求。

面向对象编程 (OOP) 是一种流行的编程范式，它将数据抽象带到了一个新的高度。 OOP 将数据和与其关联的行为捆绑到称为对象的实体中。对象通过方法（函数）相互交互，并且具有自己的内部状态（数据）。

OOP 的主要好处包括：

代码组织： OOP 鼓励将代码组织成易于理解和维护的模块。
可重用性： 对象可以很容易地重用，从而节省开发时间和精力。
可扩展性： 通过添加或修改方法，可以轻松地扩展对象，以满足不断变化的需求。

在 PL 中，使用 struct 创建抽象数据类型，而使用 class 关键字创建对象。 struct 和 class 之间的主要区别在于 struct 的值类型（在堆栈上分配），而 class 的引用类型（在堆上分配）。

以下是如何在 PL 中使用抽象数据类型和面向对象编程：

struct Point {
  x: i32,
  y: i32,
}

impl Point {
  fn new(x: i32, y: i32) -> Point {
    Point {
      x: x,
      y: y,
    }
  }

  fn distance_to(&self, other: &Point) -> f64 {
    let dx = self.x - other.x;
    let dy = self.y - other.y;
    (dx * dx + dy * dy) as f64
  }
}

let p1 = Point::new(1, 2);
let p2 = Point::new(4, 6);
let distance = p1.distance_to(&p2);