面向對象編程、類和對象

面向對象編程(Object-Oriented Programming, OOP)是一種編程方法，它將現實世界中的事物抽象為對象(Object)，對象的屬性和方法被封裝成類(Class)，實例化後的對象可以互相交互和繼承，從而實現對複雜系統的組織和管理。

一、面向對象編程的三個特性

面向對象編程的三個特性包括：

1. 封裝(Encapsulation)

封裝是面向對象編程的一種核心思想，它將數據和代碼包裹到一起，從而隱藏了對象內部的具體實現細節，只對外暴露簡單的介面，保證數據的獨立性和安全性。當需要修改對象的具體實現時，只需要修改被封裝的代碼即可，不會對外部產生影響。

class Person {
private:
    int age;
    string name;
public:
    void setName(string n) {
        name = n;
    }
    string getName() {
        return name;
    }
    void setAge(int a) {
        age = a;
    }
    int getAge() {
        return age;
    }
};

2. 繼承(Inheritance)

繼承是面向對象編程的一種重要特性，它允許一個類(Derived Class)繼承另一個類(Base Class)的屬性和方法，從而獲得更多的功能和復用性。在繼承關係中，Base Class是父類(Parent Class)，Derived Class是子類(Child Class)。

我們可以用繼承實現代碼的復用，減少代碼的冗餘，提高程序的整體效率和可維護性。

class Animal {
protected:
    string name;
public:
    void setName(string n) {
        name = n;
    }
    string getName() {
        return name;
    }
    virtual void speak() = 0;
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() {
        cout << "Dog " << name << ": woof woof!" << endl;
    }
};

class Cat : public Animal {
public:
    void speak() {
        cout << "Cat " << name << ": meow meow!" << endl;
    }
};

3. 多態(Polymorphism)

多態是面向對象編程的另一種重要特性，它允許一個對象在不同的情況下表現出不同的行為。多態的實現方法包括函數重載(Function Overloading)和虛函數(Virtual Function)。

class Shape {
public:
    virtual double area() = 0;
};

class Rectangle : public Shape {
protected:
    double length;
    double width;
public:
    Rectangle(double l = 0, double w = 0) {
        length = l;
        width = w;
    }
    double area() {
        return length * width;
    }
};

class Circle : public Shape {
protected:
    double radius;
public:
    Circle(double r = 0) {
        radius = r;
    }
    double area() {
        return 3.14 * radius * radius;
    }
};

void printArea(Shape *s) {
    cout << "Area of shape is " << s->area() << endl;
}

二、類(Class)和對象(Object)

1. 類(Class)

類是一種數據類型，它描述了一類具有相同屬性和方法的對象。類中包含了構造函數(Constructor)、析構函數(Destructor)、成員函數(Member Function)以及成員變數(Member Variable)，這些成員構成了類的基本結構。

class Rectangle {
private:
    double length;
    double width;
public:
    Rectangle(double l = 0, double w = 0) {
        length = l;
        width = w;
    }
    double perimeter() {
        return 2 * (length + width);
    }
    double area() {
        return length * width;
    }
};

2. 對象(Object)

對象是類的實例化結果，每個對象都有自己的屬性和方法，與其他對象是互相獨立的。在程序中，我們可以通過定義對象並調用它們的屬性和方法，來實現對數據的操作和邏輯的處理。

Rectangle r1(5, 3);
Rectangle r2(4, 6);
cout << "Perimeter of r1 is " << r1.perimeter() << endl;
cout << "Area of r2 is " << r2.area() << endl;

三、總結

面向對象編程、類和對象是現代編程語言中最基礎、最常用的概念之一。它們不僅可以幫助我們更好地組織和管理代碼，實現代碼的復用和擴展，同時也可以讓我們更好地理解現實世界中的事物，提高程序的整體設計和質量。