C++ 從結構體到類別：封裝、繼承與多態的基石

前言：面向物件程式設計的三大支柱

C++ 相較於 C 語言最大的優勢在於支援面向物件程式設計（OOP），其核心特性為封裝性、繼承性與多態性。封裝將資料與操作資料的函式綁定在一起，不僅使程式結構更緊湊，更提升了資料安全性；繼承增強了軟體擴充性與程式碼重用；多態讓設計者能以更高層次的抽象處理問題，利於維護與重用。Visual C++ 不只是編譯器，更是完整的應用程式開發環境，配合 C++ 的 OOP 特性可開發專業級 Windows 應用程式。

從結構體到類別：關鍵演進

C 語言結構體的侷限

C 語言的 struct 僅能將多個相關變數包裝成一個整體，成員只能是資料，不能包含函式。因此它只能描述物件的「狀態」（屬性），無法描述「行為」（方法）。

C++ 擴充結構體：可包含成員函式

C++ 延伸了 struct，允許在其中定義成員函式。範例：

struct Point {
    int x, y;
    void output() {
        cout << x << endl << y << endl;
    }
};

void main() {
    Point pt; pt.x = 0; pt.y = 0;
    pt.output(); // 呼叫成員函式
}

此時結構體已具備「狀態+行為」的基本物件特徵。

關鍵字 class 與預設存取控制差異

將 struct 換成 class 即為類別定義。兩者語法幾乎相同，核心差異在於預設存取層級：

• struct：預設 public（所有成員對外可見）
• class：預設 private（成員僅類別內部可存取）

範例：

class Point {
    int x, y; // 私有
    void output() { cout << x << endl << y << endl; } // 私有
};

若在 main() 中嘗試存取 pt.x 或呼叫 pt.output()，編譯器會報錯：「無法存取私有成員」。

圖 1：在類別外部存取私有成員導致編譯錯誤

存取指定詞：public、private、protected

為控制成員可見性，C++ 提供三種存取指定詞：

良好實務：資料成員設為 private，透過 public 成員函式（存取器/修改器）提供受控存取，這就是封裝的精髓。

標準輸入輸出流：iostream 基礎

C++ 提供型別安全、可擴充的 I/O 流機制，取代 C 的 scanf/printf：

• cin（標準輸入）搭配 >> 運算子
• cout（標準輸出）搭配 << 運算子
• cerr（標準錯誤輸出）同 <<

優點：無需格式字串，編譯器自動根據型別處理輸入輸出。範例：

int i; cin >> i; // 自動處理整數輸入
cout << "Value: " << i << endl; // endl 換行並刷新緩衝區

需包含 <iostream>（現代標準）或 <iostream.h>（舊式）。

註解風格

• 單行註解：// 這是註解
• 多行註解：/* 多行註解 */

定義類別/結構體的語法提醒

右大括號後必須加分號：

class MyClass { ... }; // 別漏了分號！
struct MyStruct { ... };

總結：從結構體到類別的觀念轉變

掌握結構體到類別的演進，理解封裝與存取控制，是學習 C++ 面向物件程式設計的第一步。後續將深入探討建構子/解構子、繼承機制、虛擬函式與多態實作等核心主題。