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tags: 視窗程式設計
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# 類別與物件的觀念
如果你開始感受到函式的好用，可以大幅度減少高度類似的程式碼，還能進一步讓程式更精簡，接下來你就可以進一步了解「類別與物件」。
首先，我們幫同學建立「類別」的概念，當你開始學習類別，你就開始入門 **物件導向程式設計（Object-Oriented Programming, OOP）** 了。
:::success
**恭喜你，開始脫離程式新手村。**
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第一次聽到類別這個東西，你一定覺得很難理解這是甚麼？沒關係，我們慢慢來，先從日常的範例想像一下：
## 假設你要騎一台機車
如果你要騎一台機車出門兜風，那要怎麼做呢？
:::info
交通安全宣導：請同學務必考取駕照後再上路。
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1. 你需要先幫機車加足夠的汽油
2. 跨上車，將鑰匙插入鑰匙孔，啟動引擎
3. 轉油門手把，機車就會加速往前跑
4. 如果速度太快，要放鬆油門手把，適度拉剎車手把
**以上應該你都可以理解吧？** 如果可以理解的話，你應該可以理解所謂類別的觀念。
:::info
「類別（Class）」是將生活中事物「抽象化」，或者我們將抽象化改稱為「簡化」也可以。
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現在我們將一台機車的功能與狀態「簡化」一下，請參考下圖：
因此一個機車的「類別」，你可以看成就是機車的簡化概念，其中類別可以分成「**屬性(Property)**」與「**方法(Method)**」。
* 屬性：定義類別的特性
* 方法：定義類別可操作的工作
用比較簡單的方式來解釋屬性與方法。
:::info
1. 你需要先幫機車加足夠的汽油：**設定油箱屬性**
2. 跨上車，將鑰匙插入鑰匙孔，啟動引擎：**設定鑰匙插孔屬性**
4. 轉油門手把，機車就會加速往前跑：**執行油門方法**
5. 如果速度太快，要放鬆油門手把，適度拉剎車手把：**執行剎車方法**
:::
因此類別就是一種將日常事物「抽象化」或「簡化」的方式，你或許不太習慣，以後可以多練習，把生活中的事物也用類似的方式簡化，就會慢慢習慣類別的概念。
## 寫一個程式的類別
了解基本的類別概念之後，我們就直接實作，這樣更能加深你的印象。
我們繼續使用之前的**計算機程式**，將它原本計算機進行計算邏輯的部分獨立出來，變成類別，這樣更能將程式變得更有結構。因此請開啟上一章節完成的計算機程式專案，我們繼續用這個專案當範例。
首先我們跟同學介紹如何在 Visual Studio 新增一個類別的程式檔，通常它可以放在一般程式碼裡面或者獨立一個檔案，這邊我們介紹如何將類別寫成獨立檔案。
:::info
寫成獨立檔案的好處就是，你可以直接在把這個檔案複製到另一個專案檔裡面，很簡單的直接使用。
:::
看大圖：https://i.imgur.com/2O6qLTj.png
新增一個類別檔案的方式，請在方案總管中點選你的專案名稱上面按右滑鼠鍵，選擇加入 -> 新增項目。
看大圖：https://i.imgur.com/ePvLrnE.png
接著就會出現這個視窗，請確定有沒有選到類別的項目，然後名稱取名為「Calculate.cs」，名稱一樣不要用中文或違反命名規則，最後按新增的按鍵。
完成之後，你就會看到方案總管中有這個類別檔案了。對這個檔案點兩下開啟，再新增以下的程式碼。
```csharp=
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace Calculator
{
class Calculate
{
public float firstNumber { get; set; } = 0; // 屬性：firstNumber 儲存第一個數字
public float secondNumber { get; set; } = 0; // 屬性：secondNumber 儲存第二個數字
// 相加方法
public float Add()
{
return firstNumber + secondNumber;
}
// 相減方法
public float Subtract()
{
return firstNumber - secondNumber;
}
// 相乘方法
public float Multiply()
{
return firstNumber * secondNumber;
}
// 相除方法
public float Divide()
{
if (secondNumber == 0)
{
throw new DivideByZeroException("Cannot divide by zero.");
}
return firstNumber / secondNumber;
}
// 重新設定方法
public void Reset()
{
firstNumber = 0;
secondNumber = 0;
}
}
}
```
### 說明
你可以仔細看一下以上的程式，其實很多語法你都看過了，例如屬性，其實有點像是宣告變數，方法則是一般的函式。然後你可以注意到，幾乎它們都是 Public 公開的，換句話說，因為有可能類別要被別的程式所使用，所以很多都是用 Public。
我們把以上的計算機類別程式(Calculate.cs)，以類似機車類別的方式，整理成下表的形式。
你可以不要先看程式內容，先看這張表格，就可以大致了解這個計算機類別可以做甚麼？並且如果你還記得計算機程式的執行邏輯，其實也是這個類別可以完成的。
:::info
1. 輸入第一個數字：**將數字存在屬性firstNumber**
2. 輸入第二個數字：**將數字存在屬性secondNumber**
3. 按等於按鍵：**執行特定的四則運算方法**
4. 按AC按鍵：**執行重新設定方法**
:::
### 類別其實有點像是海軍命名船舶常用的「船級」名稱
例如第二次世界大戰美國的有名戰艦艦級「**愛荷華級（Iowa-class Battleship）**」，**愛荷華級代表的是某個型號的戰艦**，因此會有數艘同型的戰艦，歷史上愛荷華級的戰艦包括：愛荷華號、紐澤西號、密蘇里號、威斯康辛號（還有兩艘沒有完成的）。
「類別」就類似某種型號的戰艦，只要是同一型號的戰艦，都會有類似的型態，這些戰艦就是根據類別製造出來的「物件」，之後我們會把這個概念繼續在「物件」中進一步說明。
## 簡單的結論
類別的設計，你可以用一個整體的思考方式，來規劃程式的架構。
例如計算機程式，你可以將原來的程式邏輯，分別依照屬性與方法的概念做一個整理，再將這些程式整理成類別來使用。你可以更好的修改或調整程式，如果是其他的程式設計師也可以方便的用你寫好的類別。
甚至我們可以將屬性與方法的使用方式說清楚，別的程式設計師可以不需要深入了解你的程式內容，只要知道有甚麼屬性與方法？知道這些屬性與方法如何使用？他們就可以快速的將你的程式用在他們的專案。
:::info
何時需要做類別？老師多半都在整理程式的階段來做。
:::
## 類別可以用來建立物件
一開始跟同學介紹 **物件導向程式設計（Object-Oriented Programming, OOP）** ，那麼類別（Class）與物件（Object）有甚麼關係？以下用例子說明這兩者的差別：
:::success
* **類別**：是一個藍圖、範本、概念的設計，類別必須要 **實體化（Instance）** 成物件才能使用。
* **物件**：是一個看的到、摸的到的實體。
:::
如果舉蓋房子為例。
:::success
* **類別**：**建築設計藍圖**，決定房子的格局，有幾間房間？結構為何？只是規畫的設計圖，不能真的住進去。
* **物件**：**實際蓋好的建築**，照著設計藍圖所蓋出來的，並且可以住進去與使用的。
:::
如果以機車為例。
:::success
* **類別**：**機車設計圖**，決定機車的基本設計，設定引擎、輪胎、傳動等大小零件怎麼安裝，不能真的拿來騎。
* **物件**：**實體的機車**，照著設計圖製造與組裝的機車，可以真的拿來騎車。
:::
所以我們剛剛做好的**計算機類別**，不能直接使用，必須要先 **實體化（Instance）** 成**物件**才能使用。
## 類別建立物件
通常從類別建立成物件，語法可以類似以下：
```csharp=
// 類別名稱 物件名稱 = new 類別名稱();
// 例如：
Calculate calculate = new Calculate();
// 依據類別Calculate建立一個物件calculate(注意大小寫)
```
將類別建立成物件之後，你就可以把這個物件拿來使用。假設我們有一個機車類別：
```csharp=
// 依據機車類別建立一個物件「我的機車」，物件名稱你可以自己設定，只要符合變數命名規範即可
機車類別 我的機車 = new 機車類別();
我的機車.油箱 = 10; // 加滿油箱
我的機車.鑰匙插孔 = true; // 插入車鑰匙
我的機車.油門(); // 機車加速
我的機車.剎車(); // 機車減速
```
從上面的範例來看，你就可以知道機車類別與物件的差別，物件要從類別產生，我們要操作機車，是操作機車物件。
因此如果是計算機類別，我們就可以這樣操作它的物件，假設我們要計算的是「10 + 20」：
```csharp=
Calculate calculate = new Calculate();
// 依據類別Calculate建立一個物件calculate(注意大小寫)
calculate.firstNumber = 10; // 輸入第一個數字存在屬性firstNumber
calculate.secondNumber = 20; // 輸入第二個數字存在屬性secondNumber
int results = calculate.add(); // 執行加法，然後把結果賦值在變數results
calculate.Reset(); // 執行重新設定，將所有屬性都回復到預設值
```
你可以注意到，要做計算工作，就只要將數值輸入到屬性，然後選擇要用哪一種四則運算並且執行那個方法，計算完成之後，就可以執行重新設定的方法，將所有屬性都回復到預設值。
之後，我們可以修改原來計算機程式的內容。
```csharp=
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows;
using System.Windows.Controls;
using System.Windows.Data;
using System.Windows.Documents;
using System.Windows.Input;
using System.Windows.Media;
using System.Windows.Media.Imaging;
using System.Windows.Navigation;
using System.Windows.Shapes;
namespace Calculator
{
/// <summary>
/// MainWindow.xaml 的互動邏輯
/// </summary>
public partial class MainWindow : Window
{
Calculate calculate = new Calculate(); // 建立計算機物件
int operators = -1; // 記錄選擇哪一種運算符號？0:加、1:減、2:乘、3:除、-1:重新設定
public MainWindow()
{
InitializeComponent();
}
private void btnOne_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Add_Number("1");
}
private void btnTwo_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Add_Number("2");
}
private void btnThree_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Add_Number("3");
}
private void btnFour_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Add_Number("4");
}
private void btnFive_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Add_Number("5");
}
private void btnSix_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Add_Number("6");
}
private void btnSeven_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Add_Number("7");
}
private void btnEight_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Add_Number("8");
}
private void btnNine_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Add_Number("9");
}
private void btnZero_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Add_Number("0");
}
// 按下數字按鍵函式
private void Add_Number(string _number)
{
if (txtNumber.Text == "0")
txtNumber.Text = "";
txtNumber.Text = txtNumber.Text + _number;
}
private void btnAdd_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Select_Operator(0);
}
private void btnMinus_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Select_Operator(1);
}
private void btnPlus_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Select_Operator(2);
}
private void btnDivide_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
Select_Operator(3);
}
// 運算符號按鍵函式
private void Select_Operator(int _operator)
{
calculate.firstNumber = Convert.ToSingle(txtNumber.Text); //將輸入文字框轉換成浮點數，再將數字存到計算機物件的firstNumber屬性裡面
operators = _operator;
txtNumber.Text = "0"; //重新將輸入文字框重新設定為0
}
private void btnDot_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
// 確認輸入文字框中完全沒有小數點
if (txtNumber.Text.IndexOf(".") == -1)
txtNumber.Text = txtNumber.Text + ".";
}
private void btnClear_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
txtNumber.Text = "0";
calculate.Reset();
}
private void btnEqual_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
float finalResults = 0f; //宣告最後計算結果變數
calculate.secondNumber = Convert.ToSingle(txtNumber.Text); //將輸入文字框轉換成浮點數，再將數字存到計算機物件的secondNumber屬性裡面
//依照四則運算符號的選擇，進行加減乘除
switch (operators)
{
case 0:
finalResults = calculate.Add(); // 執行加法
break;
case 1:
finalResults = calculate.Subtract(); // 執行減法
break;
case 2:
finalResults = calculate.Multiply(); // 執行乘法
break;
case 3:
finalResults = calculate.Divide(); // 執行除法
break;
}
txtNumber.Text = string.Format("{0:0.##########}", finalResults); //在輸入文字框中，顯示最後計算結果，並且轉換成格式化的字串內容
//重新設定計算機物件
calculate.Reset();
}
}
}
```
## 結語
這裡介紹基本類別與物件的概念，其實它還有更多的細節與用途，同學日後還有很多機會學習物件導向的概念，但是最基本的就是類別與物件，先從最簡單的範例學起，以後你就可以慢慢入門。
以下也有幾篇網路上不錯的教學說明，建議你有機會可以多加練習與學習。
* [物件導向基礎：何謂類別(Class)？何謂物件(Object)？](https://blog.miniasp.com/post/2009/08/27/OOP-Basis-What-is-class-and-object)
* [C#學習筆記 — 物件與類別(2)](https://blog.build-school.com/2022/05/13/c%E5%AD%B8%E7%BF%92%E7%AD%86%E8%A8%98-%E7%89%A9%E4%BB%B6%E8%88%87%E9%A1%9E%E5%88%A52/)
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