構建可重用和模塊化的C++類

C++是一門廣泛應用於系統開發、高性能遊戲開發以及底層編程的編程語言。在實際使用C++進行開發時，經常需要使用類作為代碼組織和重用的基本單元。本文將介紹如何構建可重用和模塊化的C++類，以便讓你的代碼更易於維護和擴展。

一、使用封裝實現信息隱蔽

封裝是C++面向對象編程的核心思想之一，也是實現模塊化和可重用性的重要手段。在C++中，可以使用訪問修飾符(public, private, protected)來控制成員變數和成員方法的訪問許可權。一般情況下，成員變數應該被封裝在私有(private)部分，而成員方法可以被封裝在公共(public)部分。

使用封裝可以隱藏內部實現細節，使得外部代碼不需要了解相關細節即可調用相關方法。這樣有利於提高代碼的可維護性，因為內部實現可以被改變而不會影響外部代碼的正確性。

示例代碼：

// 定義一個簡單的類，實現了信息隱蔽
class Person {
public:
    void setName(const std::string& name) {
        m_name = name;
    }
    void setAge(int age) {
        m_age = age;
    }
    void printInfo() const {
        std::cout << "My name is " << m_name << ", and I am " << m_age << " years old." << std::endl;
    }

private:
    std::string m_name;
    int m_age;
};

int main() {
    // 創建一個Person對象，並設置其屬性
    Person person;
    person.setName("Tom");
    person.setAge(20);

    // 使用printInfo方法輸出信息
    person.printInfo();

    return 0;
}

二、使用繼承實現代碼重用

繼承是實現代碼重用的一種方法，可以讓一個類獲得另一個類的屬性和方法。子類可以繼承父類的公共屬性和方法，同時可以對其進行擴展和修改。

使用繼承可以節省代碼量，因為子類可以重用父類的代碼。同時，使用繼承也有助於代碼的模塊化和可維護性，因為繼承關係清晰明了，邏輯關係也更加清晰。

示例代碼：

// 定義一個父類Animal
class Animal {
public:
    void eat() const {
        std::cout << "I am eating." << std::endl;
    }
    void sleep() const {
        std::cout << "I am sleeping." << std::endl;
    }
};

// 定義一個子類Dog，繼承自Animal
class Dog : public Animal {
public:
    void bark() const {
        std::cout << "I am barking." << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 創建一個Dog對象，並調用其方法
    Dog dog;
    dog.eat();   // 父類的方法
    dog.sleep(); // 父類的方法
    dog.bark();  // 子類的方法

    return 0;
}

三、使用多態實現動態綁定

在C++中，多態是通過虛函數(virtual function)實現的。虛函數是一種可以被子類覆蓋的函數，它在運行時確定函數哪個版本（父類版本或子類版本）應該被調用。

使用多態可以減少代碼的重複，提高代碼的可讀性和復用性，因為子類可以重寫父類的方法，並擁有自己的特定行為。同時，多態還可以使得對象表現出更多的狀態和行為，使得程序更加靈活。

示例代碼：

// 定義一個抽象的Animal類，具有makeSound虛函數
class Animal {
public:
    virtual void makeSound() const = 0; // 純虛函數
};

// 定義一個子類Cat，重寫了父類的makeSound方法
class Cat : public Animal {
public:
    void makeSound() const {
        std::cout << "I am meowing." << std::endl;
    }
};

// 定義一個子類Dog，重寫了父類的makeSound方法
class Dog : public Animal {
public:
    void makeSound() const {
        std::cout << "I am barking." << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 創建一個Animal指針，並讓其指向一個Cat對象
    Animal* animal = new Cat;

    // 調用makeSound方法，輸出子類的特定行為
    animal->makeSound();

    // 將Animal指針指向一個Dog對象
    animal = new Dog;

    // 再次調用makeSound方法，輸出另一個子類的特定行為
    animal->makeSound();
    
    delete animal;
    return 0;
}