【C++ 筆記】類別（Class）的基礎概念 - part 17
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目錄（Table of Contents）：
[TOC]
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很感謝你點進來這篇文章。
你好，我並不是什麼 C++、程式語言的專家，所以本文若有些錯誤麻煩請各位鞭大力一點，我極需各位的指正及指導！！本系列文章的性質主要以詼諧的口吻，一派輕鬆的態度自學程式語言，如果你喜歡，麻煩留言說聲文章讚讚吧！
簡介（Introduction）
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C++ 是一種物件導向程式設計（**object-oriented programming：OOP**）之語言。
通常有 OOP 的程式語言，都會具有 `Class` 類別，這種概念。
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那麼物件是什麼呢？
物件（Object）：具有兩種性質，稱為屬性（Attributes）及方法（Methods）。
1. 屬性（Attributes）：
屬性是用來敘述物件特性的資料，通常是物件的狀態，也常被定義為 class 中的「變數」。
例：在名為「car」的物件中，屬性可以為 `顏色`、`品牌`、`速度` 等。
也可以想成是RPG角色的「能力屬性」，`STR`、`HP`、`MP`、`DEX` 等等。
2. 方法（Methods）：
簡言之，就是一個物件他的「行為」，Methods 通常是 class 中的 function。
例：在「car」物件中，方法可以是 `加速()`、`剎車()`、`開門()` 等。
:::
而物件導向程式設計共具有以下四項特性：
1. 封裝（Encapsulation）
2. 繼承（Inheritance）
3. 多型（Polymorphism）
4. 抽象（Abstraction）
至於這四種特性有何意義，請待後續章節解釋～本章主要講解 class 基礎應用。
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### class 與 物件的關係
class 為物件的藍圖或模板，由於在仍在藍圖上組織、架構物件的屬性跟方法，所以此時真正的物件是還沒有被「實現」出來的！
:::warning
class 就像在RPG遊戲中創建角色，還在捏臉、取名字一樣。
:::
而物件則被稱為 class 的實例（instance），是一個已經從藍圖中實現出來、具體、具象化的東西、一個物件。
:::warning
例如我們想要打造出一台車，務必是要在藍圖上設計車子（此為設計 class 的過程），等設計完後，會送入各個工廠生產零件，最後再進行組裝，得出一個具體的物件（Object），即為 class 的實例。
:::
C++ class 定義（Create a class）
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若要在 C++ 中定義類別，則需要使用關鍵字 `class`，如下圖：
Image Source：https://www.geeksforgeeks.org/c-classes-and-objects/
`class` 關鍵字輸入完後，再加一個空格，填入類別名稱，其後加上兩個大括號 `{}`。
`Access specifier`：存取修飾詞。在 C++ 為 `private`、`public`、`protected`。至於這三者有何功用，後續小節解釋。
`Data members`：資料成員。是在 class 當中被使用的變數。
`Member Function() {}`：成員函數。前面說過，在 class 裡面的函數就稱為方法（Methods），而他可以存取資料成員。
:::danger
最後要記得在右大括號加上一個分號，以示結束。
:::
以下是一個簡短的程式，表示在 C++ 中建立一個 class：
```cpp=
class ThisClass {
public:
int var; // data member
void print() { // member method
cout << "Hello";
}
};
```
Source：https://www.geeksforgeeks.org/c-classes-and-objects/
定義物件（Create an Object）
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如同宣告變數一般，只是宣告時要將 data type 的部分改成 class 名稱，後面再為物件取名，如下：
```cpp=
ThisClass myclass1;
ThisClass myclass2;
```
可看到上面有 myclass1、myclass2 兩種物件（想像成已經從藍圖中跳脫出來的實體物件）。
存取資料成員（Access a data member）
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存取資料成員，也可稱為存取物件的屬性，要存取時使用成員存取運算子 `.`，一個小點即可。
具體而言，可視為此格式：`物件名稱.類別裡面定義的屬性`
請看以下例子：
```cpp=
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
// 定義一個類別名為 'Person'
// Define a class named 'Person'
class Person {
public:
// 資料成員
// Data members
string name;
int age;
// 用成員函數去介紹人
// Member function to introduce the person
void introduce()
{
cout << "Hi, my name is " << name << " and I am "
<< age << " years old." << endl;
}
};
int main()
{
// 建立一個 Person 類別的物件
// Create an object of the Person class
Person person1;
// 存取資料成員
// accessing data members
person1.name = "Alice";
person1.age = 30;
// 呼叫 introduce() 成員方法
// Call the introduce member method
person1.introduce();
return 0;
}
```
輸出結果：
```
Hi, my name is Alice and I am 30 years old.
```
Source：https://www.geeksforgeeks.org/c-classes-and-objects/
存取修飾詞（Access Modifiers）
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在 C++ 中共有 3 種存取修飾詞，其中最常見的為 public：
* `public`：宣告為 public 的成員可以從 class 外部存取。
* `private`：宣告為 private 的成員只能在 class 內部存取。
* `protected`：宣告為 protected 的成員可以在 class 內部和衍生類別（derived classes）中存取。
private、protected 兩者間僅 protected 可以在衍生類別中存取，而其餘能在 class 內部存取的特性是相同的。
:::info
若不特別指明存取修飾詞，則預設會使用 private。
:::
以下是一個範例，有關於 public 與 private 兩者的展示：
```cpp=
#include <iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
// public 成員, 可於 class 外部直接存取
void publicMethod() {
cout << "This is a public method." << endl;
}
private:
// private 成員, 僅於 class 內部存取
void privateMethod() {
cout << "This is a private method." << endl;
}
public:
// 公開一個函數存取 private 成員
void accessPrivateMethod() {
privateMethod();
}
};
int main() {
Base baseObj;
// 測試 public 成員
baseObj.publicMethod(); // 可直接存取
// 測試 private 成員
// baseObj.privateMethod(); // 無法直接存取, 會導致編譯錯誤
baseObj.accessPrivateMethod(); // 透過 public 方法間接存取
return 0;
}
```
輸出結果：
```
This is a public method.
This is a private method.
```
成員函數（Member Function）
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成員函數其實就是方法（Method），簡言之，成員函數可以看成是 C++ 版本的方法，而 Method 這個詞在 OOP 中是一個泛稱，所以就醬。
根據 GeeksforGeeks，列出了以下兩點定義成員函數的方式：
* 內部類別定義（Inside class definition）
* 外部類別定義（Outside class definition）
成員函數若在 class 內部定義時，就跟一般函數定義形式相同；若在 class 外部定義時，需要使用範圍解析運算子 `::` 兩個半型冒號。
具體該如何使用，先看內部定義時的範例：
```cpp=
class Box
{
public:
double length; // 長度
double breadth; // 寬度
double height; // 高度
double getVolume(void)
{
return length * breadth * height;
}
};
```
再來是外部定義時，使用 `::` 的情形：
```cpp=
double Box::getVolume(void)
{
return length * breadth * height;
}
```
來源：https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-class-member-functions.html
:::success
必須注意的是，若要使用此外部定義形式，在範圍解析運算子的前面記得要加上 class 名稱。
:::
若要呼叫成員函數，則與存取資料成員一樣，使用 `.`，"點"前面接物件名，後面接成員函數，如下：
```cpp=
myclass abc;
abc.this_is_function();
```
總結
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礙於內容篇幅，故於此作結。
C++ 是一種支援物件導向程式設計（OOP）的語言。物件由屬性（Attributes）與方法（Methods）構成：
* **屬性**是物件特性的資料，為類別中的變數。
* **方法**是物件的行為，為類別中的函數。
**OOP 的四大特性：**
* **封裝（Encapsulation）**
* **繼承（Inheritance）**
* **多型（Polymorphism）**
* **抽象（Abstraction）**
**類別與物件的關係：**
* **類別（Class）**：物件的藍圖（設計圖），用於設計屬性與方法。
* **物件（Object）**：類別的實例，具現化的物件。
**在 C++ 中使用類別與物件：**
1. **定義類別**：
使用 `class` 關鍵字定義類別，如下：
```cpp=
class ThisClass {
public:
int var; // 資料成員
void print() { cout << "Hello"; } // 成員函數
};
```
2. **建立物件**：
```cpp=
ThisClass myclass1;
ThisClass myclass2;
```
3. **存取資料成員與方法**：
用 `.`（成員存取運算子）存取物件的屬性或方法：
```cpp=
myclass1.var = 10;
myclass1.print();
```
**存取修飾詞**：
C++ 提供 3 種存取修飾詞：
* **public**：可在類別外存取。
* **private**：僅限類別內存取（預設用此修飾詞）。
* **protected**：僅類別內與衍生類別可存取。
**成員函數的定義方式**：
1. **內部定義**：直接在類別內定義方法：
```cpp=
double getVolume() { return length * breadth * height; }
```
2. **外部定義**：使用範圍解析運算子 `::`：
```cpp=
double Box::getVolume() { return length * breadth * height; }
```
參考資料
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[範圍解析運算子：`::` | Microsoft Learn](https://learn.microsoft.com/zh-tw/cpp/cpp/scope-resolution-operator?view=msvc-170)
[C++ Class Methods](https://www.w3schools.com/cpp/cpp_class_methods.asp)
[C++ Access Specifiers](https://www.w3schools.com/cpp/cpp_access_specifiers.asp)
[C++ Classes and Objects - W3Schools](https://www.w3schools.com/cpp/cpp_classes.asp)
[C++ Classes and Objects - GeeksforGeeks](https://www.geeksforgeeks.org/c-classes-and-objects/)
[OOP 物件導向的四個特性](https://coreychen71.github.io/posts/2019-10/oop/)
[成員存取運算子：'.' 和 '->' | Microsoft Learn](https://learn.microsoft.com/zh-tw/cpp/cpp/member-access-operators-dot-and?view=msvc-170)
[C++ 类成员函数 | 菜鸟教程](https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-class-member-functions.html)
[C++ 类访问修饰符 | 菜鸟教程](https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-class-access-modifiers.html)
[C++ 类 & 对象 | 菜鸟教程](https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-classes-objects.html)
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