C++ 類與對象進階應用

接續基礎語法，本文涵蓋對象數組、對象指針、成員指針、this 指針、const 語義全景、動態對象管理、對象賦值與拷貝區別、靜態成員等核心進階主題。

一、對象數組

// 構造函數單參數可用初始化列表
Student stu[3] = { 90, 92, 101 };

// 多參數構造需逐個顯式調用
Student stu2[3] = {
    Student(1000, 19, 90),
    Student(1001, 20, 85),
    Student(1002, 19, 92)
};

二、對象指針

1. 指向對象的指針

Box box;
Box* ptr = &box;
ptr->volume(); // 等價 (*ptr).volume()

2. 指向成員的指針

關鍵點：成員函數指針類型必須匹配參數列表、返回類型、所屬類；指向 public 成員函數用 &Class::func，不可寫成 &obj.func（函數代碼不在對象內存中）。

三、this 指針

• 每個非靜態成員函數隱式包含 ClassName* const this，指向調用對象。
• 成員存取 data 實為 this->data 簡寫。
• 用途：區分同名參數/返回 *this 實現鏈式調用/實現運算符重載。

四、const 全景

1. 常對象

const Time t(10, 20, 30); // 必須初始化
// 僅能調用 const 成員函數（構造/析構除外）

2. 常成員函數

void print() const; // 聲明與定義都要加 const
// 體內不可修改非 mutable 成員
// 常對象只能調用常成員函數

3. 常數據成員

• 聲明：const int id;
• 只能在構造函數初始化列表中初始化。

4. 指針與 const 組合

5. 形參傳遞與 const

• void func(const int* p)：實參可為 int* 或 const int*；函數內不可透過 p 修改值。
• void func(int* p)：實參只能為 int*；函數內可修改值。

6. 對象的常引用

const Box& ref = box; // 綁定非常量對象，視為只讀
// 僅能調用 const 成員函數

五、動態對象管理

Box* p = new Box(10, 20, 30); // 分配 + 構造，返回地址
// 使用 p->...
delete p; // 析構 + 釋放內存，p 成懸空指針，良習 p = nullptr;

• new 失敗拋出 bad_alloc（或 nothrow 版返回 nullptr）。
• 動態數組：Box* arr = new Box[10]; delete[] arr;（必須配對 []）。

六、對象賦值 vs 對象拷貝

陷阱：若類含裸指針，預設賦值/拷貝均為淺拷貝 → 雙重釋放/懸空指針。必須實現深拷貝（拷貝構造 + 賦值運算符）或禁用（= delete）。

七、靜態成員

靜態數據成員

• 聲明：static int count;（類內聲明，不分配內存）。
• 定義初始化：int Class::count = 0;（類外，全局/靜態存儲區，僅一份）。
• 存取：Class::count 或 obj.count（不推薦後者，易誤解為實例成員）。
• 作用域僅限類內，不污染全局命名空間（優於全局變量）。

靜態成員函數

• 聲明：static void func();
• 無 this 指針，只能訪問靜態成員。
• 調用：Class::func()（推薦）或 obj.func()。

八、圖解總結