C++ 類別成員變數與成員函數詳解

類別 = 資料 + 行為的封裝單元

類別是使用者自訂型別，包含成員變數（資料屬性）與成員函數（行為操作），二者統稱「成員」。

成員變數：宣告而非定義

class Student {
public:
    char* name;   // 僅宣告型別與名稱
    int age;
    float score;
};

• **不佔記憶體**：類別本身是模板，不分配儲存空間。
• **不可在類內初始化**（C++11 前）：int age = 18; 非法（C++11 起允許非靜態資料成員預設初始化）。
• 物件建立時，各物件擁有獨立副本，佔用 sizeof(Student) 位元組。

成員函數：類內宣告、類外定義（推薦）

// 類別宣告（通常置於 .h）
class Student {
public:
    char* name;
    int age;
    float score;
    void say();          // 僅宣告
};

// 類外定義（通常置於 .cpp）
void Student::say() {    // 必須加 類別名::
    cout << name << " 年齡 " << age << " 成績 " << score << endl;
}

• :: 為**域解析運算子**，指明函數隸屬哪個類別。
• 類內直接定義會**隱式成為 inline 函數**；類外定義預設非 inline。
• 實務建議：類內宣告、類外定義，分離介面與實現，避免不必要的內聯膨脹。

inline 成員函數：效能與編譯依賴的權衡

何時使用 inline？

• 極短小、高頻呼叫的函數（getter/setter、簡單運算）。
• 模板函數、模板類別成員（定義必須在頭文件）。

原則：預設類外定義（非 inline），經效能分析證實為熱點再加 inline。現代編譯器（開啟 LTO）跨檔案也能內聯，手動 inline 重要性降低。

完整範例：分離宣告與定義

// Student.h
#ifndef STUDENT_H
#define STUDENT_H
#include <string>

class Student {
public:
    Student(const std::string& name, int age, float score);
    void show() const;
    const std::string& getName() const;
    int getAge() const;
    float getScore() const;
private:
    std::string m_name;
    int m_age;
    float m_score;
};
#endif

// Student.cpp
#include "Student.h"
#include <iostream>

Student::Student(const std::string& name, int age, float score)
    : m_name(name), m_age(age), m_score(score) { }

void Student::show() const {
    std::cout << m_name << " 年齡 " << m_age << " 成績 " << m_score << '\n';
}

const std::string& Student::getName() const { return m_name; }
int Student::getAge() const { return m_age; }
float Student::getScore() const { return m_score; }

總結

• 成員變數：類內宣告，物件建立時分配記憶體，各物件獨立副本。
• 成員函數：類內宣告，建議類外定義（非 inline），必要時加 inline 置於頭文件。
• :: 連接類別與成員，實現作用域隔離。
• 分離介面（.h）與實現（.cpp）是專業 C++ 開發的基本功。

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