【C++ 筆記】類別（Class）的基礎概念 - part 17

很感謝你點進來這篇文章。

你好，我並不是什麼 C++、程式語言的專家，所以本文若有些錯誤麻煩請各位鞭大力一點，我極需各位的指正及指導！！本系列文章的性質主要以詼諧的口吻，一派輕鬆的態度自學程式語言，如果你喜歡，麻煩留言說聲文章讚讚吧！

簡介（Introduction）

C++ 是一種物件導向程式設計（object-oriented programming：OOP）之語言。

通常有 OOP 的程式語言，都會具有 Class 類別，這種概念。

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那麼物件是什麼呢？

物件（Object）：具有兩種性質，稱為屬性（Attributes）及方法（Methods）。

屬性（Attributes）：
屬性是用來敘述物件特性的資料，通常是物件的狀態，也常被定義為 class 中的「變數」。
例：在名為「car」的物件中，屬性可以為 顏色、品牌、速度 等。
也可以想成是RPG角色的「能力屬性」，STR、HP、MP、DEX 等等。
方法（Methods）：
簡言之，就是一個物件他的「行為」，Methods 通常是 class 中的 function。
例：在「car」物件中，方法可以是 加速()、剎車()、開門() 等。
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而物件導向程式設計共具有以下四項特性：

封裝（Encapsulation）
繼承（Inheritance）
多型（Polymorphism）
抽象（Abstraction）

至於這四種特性有何意義，請待後續章節解釋～本章主要講解 class 基礎應用。

class 與物件的關係

class 為物件的藍圖或模板，由於在仍在藍圖上組織、架構物件的屬性跟方法，所以此時真正的物件是還沒有被「實現」出來的！

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class 就像在RPG遊戲中創建角色，還在捏臉、取名字一樣。
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而物件則被稱為 class 的實例（instance），是一個已經從藍圖中實現出來、具體、具象化的東西、一個物件。

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例如我們想要打造出一台車，務必是要在藍圖上設計車子（此為設計 class 的過程），等設計完後，會送入各個工廠生產零件，最後再進行組裝，得出一個具體的物件（Object），即為 class 的實例。
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C++ class 定義（Create a class）

若要在 C++ 中定義類別，則需要使用關鍵字 class，如下圖：

Image Source：https://www.geeksforgeeks.org/c-classes-and-objects/

class 關鍵字輸入完後，再加一個空格，填入類別名稱，其後加上兩個大括號 {}。

Access specifier：存取修飾詞。在 C++ 為 private、public、protected。至於這三者有何功用，後續小節解釋。

Data members：資料成員。是在 class 當中被使用的變數。

Member Function() {}：成員函數。前面說過，在 class 裡面的函數就稱為方法（Methods），而他可以存取資料成員。

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最後要記得在右大括號加上一個分號，以示結束。
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以下是一個簡短的程式，表示在 C++ 中建立一個 class：

class ThisClass {
     public:
     int var;     // data member
     void print() {           // member method
          cout << "Hello";
      }
};

Source：https://www.geeksforgeeks.org/c-classes-and-objects/

定義物件（Create an Object）

如同宣告變數一般，只是宣告時要將 data type 的部分改成 class 名稱，後面再為物件取名，如下：

1 2	ThisClass myclass1; ThisClass myclass2;

可看到上面有 myclass1、myclass2 兩種物件（想像成已經從藍圖中跳脫出來的實體物件）。

存取資料成員（Access a data member）

存取資料成員，也可稱為存取物件的屬性，要存取時使用成員存取運算子 .，一個小點即可。

具體而言，可視為此格式：物件名稱.類別裡面定義的屬性

請看以下例子：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// 定義一個類別名為 'Person'
// Define a class named 'Person'
class Person {
public:
    // 資料成員
    // Data members
    string name;
    int age;
    
    // 用成員函數去介紹人
    // Member function to introduce the person
    void introduce()
    {
        cout << "Hi, my name is " << name << " and I am "
             << age << " years old." << endl;
    }
};

int main()
{   
    // 建立一個 Person 類別的物件
    // Create an object of the Person class
    Person person1;
    
    // 存取資料成員
    // accessing data members
    person1.name = "Alice";
    person1.age = 30;
    
    // 呼叫 introduce() 成員方法
    // Call the introduce member method
    person1.introduce();

    return 0;
}

輸出結果：

1	Hi, my name is Alice and I am 30 years old.

Source：https://www.geeksforgeeks.org/c-classes-and-objects/

存取修飾詞（Access Modifiers）

在 C++ 中共有 3 種存取修飾詞，其中最常見的為 public：

public：宣告為 public 的成員可以從 class 外部存取。
private：宣告為 private 的成員只能在 class 內部存取。
protected：宣告為 protected 的成員可以在 class 內部和衍生類別（derived classes）中存取。

private、protected 兩者間僅 protected 可以在衍生類別中存取，而其餘能在 class 內部存取的特性是相同的。

:::info
若不特別指明存取修飾詞，則預設會使用 private。
:::

以下是一個範例，有關於 public 與 private 兩者的展示：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
    // public 成員, 可於 class 外部直接存取
    void publicMethod() {
        cout << "This is a public method." << endl;
    }

private:
    // private 成員, 僅於 class 內部存取
    void privateMethod() {
        cout << "This is a private method." << endl;
    }

public:
    // 公開一個函數存取 private 成員
    void accessPrivateMethod() {
        privateMethod();
    }
};

int main() {
    Base baseObj;

    // 測試 public 成員
    baseObj.publicMethod();   // 可直接存取

    // 測試 private 成員
    // baseObj.privateMethod(); // 無法直接存取, 會導致編譯錯誤
    baseObj.accessPrivateMethod(); // 透過 public 方法間接存取

    return 0;
}

輸出結果：

1 2	This is a public method. This is a private method.

成員函數（Member Function）

成員函數其實就是方法（Method），簡言之，成員函數可以看成是 C++ 版本的方法，而 Method 這個詞在 OOP 中是一個泛稱，所以就醬。

根據 GeeksforGeeks，列出了以下兩點定義成員函數的方式：

內部類別定義（Inside class definition）
外部類別定義（Outside class definition）

成員函數若在 class 內部定義時，就跟一般函數定義形式相同；若在 class 外部定義時，需要使用範圍解析運算子 :: 兩個半型冒號。

具體該如何使用，先看內部定義時的範例：

class Box
{
   public:
      double length;      // 長度
      double breadth;     // 寬度
      double height;      // 高度
   
      double getVolume(void)
      {
         return length * breadth * height;
      }
};

再來是外部定義時，使用 :: 的情形：

double Box::getVolume(void)
{
    return length * breadth * height;
}

來源：https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-class-member-functions.html

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必須注意的是，若要使用此外部定義形式，在範圍解析運算子的前面記得要加上 class 名稱。
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若要呼叫成員函數，則與存取資料成員一樣，使用 .，”點”前面接物件名，後面接成員函數，如下：

1 2	myclass abc; abc.this_is_function();

總結

礙於內容篇幅，故於此作結。

C++ 是一種支援物件導向程式設計（OOP）的語言。物件由屬性（Attributes）與方法（Methods）構成：

屬性是物件特性的資料，為類別中的變數。
方法是物件的行為，為類別中的函數。

OOP 的四大特性：

封裝（Encapsulation）
繼承（Inheritance）
多型（Polymorphism）
抽象（Abstraction）

類別與物件的關係：

類別（Class）：物件的藍圖（設計圖），用於設計屬性與方法。
物件（Object）：類別的實例，具現化的物件。

在 C++ 中使用類別與物件：

定義類別：
使用 class 關鍵字定義類別，如下：

class ThisClass {
public:
    int var; // 資料成員
    void print() { cout << "Hello"; } // 成員函數
};

建立物件：

1 2	ThisClass myclass1; ThisClass myclass2;

存取資料成員與方法：
用 .（成員存取運算子）存取物件的屬性或方法：
1
2
myclass1.var = 10;
myclass1.print();

存取修飾詞：

C++ 提供 3 種存取修飾詞：

public：可在類別外存取。
private：僅限類別內存取（預設用此修飾詞）。
protected：僅類別內與衍生類別可存取。

成員函數的定義方式：

內部定義：直接在類別內定義方法：

1	double getVolume() { return length * breadth * height; }

外部定義：使用範圍解析運算子 ::：

1	double Box::getVolume() { return length * breadth * height; }

參考資料

範圍解析運算子：:: | Microsoft Learn

C++ Class Methods

C++ Access Specifiers

C++ Classes and Objects - W3Schools

C++ Classes and Objects - GeeksforGeeks

OOP 物件導向的四個特性

成員存取運算子：’.’ 和 ‘->’ | Microsoft Learn

C++ 类成员函数 | 菜鸟教程

C++ 类访问修饰符 | 菜鸟教程

C++ 类 & 对象 | 菜鸟教程