C++ 面向對象程設計基石：類的定義與實踐

類：封裝數據與行為的用戶定義類型

class 關鍵字定義類，成員分為數據成員（屬性）與成員函數（方法），通過訪問標簽控制可見性。

語法與訪問控制

class ClassName {
    // private: 默認（類內可見，外部不可見）
    int privateVar;

protected:
    // protected: 類內 + 派生類可見
    int protectedVar;

public:
    // public: 任何可見類的地方均可見
    void publicFunc();
    int publicVar;
} objectName; // 可選：直接定義對象

經典實例：矩形類

class CRectangle {
    int width, height; // private 默認
public:
    void set_values(int w, int h); // 聲明
    int area() const { return width * height; } // 內聯定義
};

// 類外定義需作用域解析符 ::
void CRectangle::set_values(int w, int h) {
    width = w; height = h;
}

int main() {
    CRectangle rect;
    rect.set_values(3,4);
    cout << "Area: " << rect.area() << endl; // 12
    // rect.width = 5; // 錯誤：private 不可訪問
}

構造函數與析構函數：生命周期管理

構造函數

• 同名、無返回類型（連 void 也無）
• 對象創建時自動調用，完成初始化
• 可重載，參數列表不同

class CRectangle {
    int width, height;
public:
    CRectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {} // 成員初始化列表（推薦）
    CRectangle() : width(5), height(5) {}             // 默認構造
    int area() const { return width * height; }
};

CRectangle r1(3,4); // 調用帶參構造
CRectangle r2;      // 調用默認構造
// CRectangle r3();  // ❌ 最令人糾結的解析：聲明函數！

析構函數

• ~ClassName()，無參、無返回
• 對象銷毀時自動調用（離開作用域、delete）
• 釋放資源：delete 動態內存、關閉文件/句柄、解鎖

class CRectangle {
    int *width, *height; // 動態分配演示
public:
    CRectangle(int w, int h) {
        width = new int(w);
        height = new int(h);
    }
    ~CRectangle() { // 析構釋放
        delete width;
        delete height;
    }
    int area() const { return *width * *height; }
};

構造函數重載與默認/拷貝構造

• 若未聲明任何構造函數，編譯器隱式生成：
  ① 默認構造（無參、空體）② 拷貝構造（逐成員拷貝）
• 若聲明了任意構造函數，隱式生成全部停止，需手動提供默認/拷貝構造

類的指針與對象數組

CRectangle obj;
CRectangle* ptr = &obj;
CRectangle* arr = new CRectangle[3]; // 動態數組

// 訪問成員
obj.area();        // 對象用 .
ptr->area();       // 指針用 ->
arr[0].area();     // 數組元素用 .
(arr+1)->area();   // 指針算術等價

// 釋放動態數組
delete[] arr; // 必須用 delete[]

struct / union 定義類

struct Point { int x, y; }; // 全 public，適合純數據聚合
union Variant { int i; float f; char c; }; // 共用 4 字節

核心最佳實踐清單

1. 數據成員私有，提供公有接口（getter/setter）控制訪問
2. 構造函數使用成員初始化列表，而非函數體賦值（效率、const/引用成員必須）
3. 管理資源的類必須聲明析構函數，遵循 RAII（資源獲取即初始化）
4. 基類析構函數聲明 virtual，防止派生對象通過基類指針刪除時資源洩漏
5. 拷貝構造/賦值運算符參數加 const：T(const T&)、T& operator=(const T&)
6. 賦值運算符處理自賦值：if (this != &rhs) { ... }
7. 不修改狀態的成員函數標記 const，const 對象只能調用 const 成員函數
8. 避免在構造/析構中調用虛函數（派生部分尚未構造/已銷毀）
9. 優先使用標準容器/智能指針 替代手動 new/delete 和裸數組

總結

類是 C++ 面向對象的核心，封裝實現不變式、管理資源生命周期、支持多態。掌握訪問控制、構造/析構/拷貝語義、初始化列表、RAII 與 Rule of Three/Five/Zero，是編寫健壯、可維護 C++ 代碼的基石。