C++ 面向物件程式設計入門：類別 基礎與核心觀念

一、從結構體到類別

C 語言使用 struct 組合資料，C++ 引入 class 將資料與操作封裝，形成「物件 = 演算法 + 資料結構」，程式由多個物件互動組成。

定義語法比較

// C 風格 struct（不可含函式）
struct test { private: int number; public: float score; };

// C++ class（可含成員函式）
class test {
private: int number;
public:
    float score;
    int rp() { return number; }      // 內部定義隱含 inline
    void setnum(int a) { number = a; }
};

術語對照

• 類別變數 → 物件 或 實例
• 成員變數 → 資料成員 / 屬性
• 成員函式 → 方法

二、存取控制：public / private / protected

預設值： class 預設 private；struct 預設 public。

封裝範例：球類遊戲計分

// ballscore.h
class ballscore {
protected:
    const static int GOOD = 5;   // 好球加分
    const static int BAD = -3;   // 壞球扣分
    float gradeScore;            // 平均分數（受保護，外部不可直接修改）
public:
    float GetGS(float good, float bad) {
        gradeScore = (good * GOOD + bad * BAD) / (good + bad);
        return gradeScore;
    }
};

// main.cpp
#include "ballscore.h"
int main() {
    ballscore jeff;
    cout << jeff.GetGS(10, 3); // 僅能透過介面取得分數
    // jeff.gradeScore = 5.5;  // 編譯錯誤：protected 成員不可外部存取
}

三、成員函式定義方式

1. 類別內部定義：隱含 inline，適合簡短函式，避免重複編譯。
2. 類別外部定義：使用域解析運算子 ::，格式 回傳型別 類別名::函式名(參數)。類別內需先宣告。

class test { public: void rp(); };
void test::rp() { ::globalVar = 11; this->memberVar = 100; } // :: 存取全域變數

隱含 this 指標

非靜態成員函式隱含接收 this 指標，指向呼叫物件。memberVar = 100 實為 this->memberVar = 100。

四、函式多載與指標/參考呼叫

成員函式支援多載（同名不同參數）。物件指標用 ->，參考用 . 呼叫成員：

void run(test* p) { cout << p->rp(100); }
void run(test& r) { cout << r.rp(200); }

五、類別作用域與名稱遮蔽

類別作用域限於定義與成員函式本體。常見三種遮蔽情況：

1. 區域變數遮蔽成員：函式內 int gradeScore 遮蔽成員 gradeScore，需用 ballscore::gradeScore 存取成員。
2. 全域變數遮蔽類別名：int ballscore = 0; 遮蔽類別 ballscore，定義物件需加 class ballscore jeff;。
3. 區域類別遮蔽全域變數：函式內 class test { }; 遮蔽全域 int test;，存取全域需用 ::test = 1;。

六、命名空間基本規則

1. 同一作用域內，名稱不可同時為兩種型別（如 class test; typedef int test; 錯誤）。
2. 非型別名稱（變數、函式、物件、列舉值）不可重名。
3. 型別名稱與非型別名稱可重名，但定義物件時需加 class 前綴區分。

七、總結：類別設計四大原則

1. 資料保護：防止外部任意竄改內部狀態。
2. 自我維護：類別獨自負責內部資料一致性。
3. 介面極小化：僅公開必要操作，實現黑盒效應。
4. 低耦合：功能獨立，不依賴特定應用環境，易於替換與重用。