背景

當我們在編寫程序時，經常需要定義一些數據類型，這些數據類型可以封裝數據和函數，以便我們更好地組織和管理代碼。C++中的類就是一種用于定義新的數據類型的機制，它允許我們將數據和函數封裝在一起，形成一個獨立的模塊，這個模塊可以被其他代碼重復使用。

類的定義和聲明

類是一種用戶自定義的數據類型，它可以包含數據成員和成員函數。數據成員是類的屬性，成員函數是類的行為。類定義了一種新的數據類型，我們可以使用這種數據類型來創建對象，每個對象都有自己的數據成員和成員函數，在C++中，我們使用class關鍵字來定義一個類。類的定義包括類名、數據成員和成員函數。下面是一個簡單的類定義的例子：

class Person {
public:
    // 成員函數
    void sayHello() {
        std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
    }
private:
    // 數據成員
    std::string name;
    int age;
};

在這個例子中，我們定義了一個名為Person的類，它有一個公有成員函數sayHello和兩個私有數據成員name和age。公有成員函數可以被任何代碼訪問，而私有數據成員只能被類的成員函數訪問。

構造函數

在C++中，構造函數是一種特殊的成員函數，用于初始化對象的數據成員。構造函數的名稱與類的名稱相同，沒有返回類型，可以有參數。當創建一個對象時，構造函數會自動調用，以初始化對象的數據成員。

class MyClass {
public:
    int publicVar;
    MyClass(int var) {
        publicVar = var;
    }
};

在上面的示例中，MyClass類有一個帶有一個整數參數的構造函數，用于初始化publicVar數據成員。當創建一個MyClass對象時，可以傳遞一個整數參數來調用構造函數，以初始化publicVar數據成員。

?需要注意的是，如果一個類沒有定義構造函數，則編譯器會自動生成一個默認構造函數。默認構造函數沒有參數，不執行任何操作，只是將對象的數據成員初始化為默認值。

?

如果一個類有多個構造函數，則可以使用函數重載來實現。函數重載是指在同一個作用域內定義多個函數，它們具有相同的名稱但不同的參數列表。當調用一個重載函數時，編譯器會根據傳遞的參數類型和數量來確定要調用哪個函數。

class MyClass {
public:
    int publicVar;
    MyClass() {
        publicVar = 0;
    }
    MyClass(int var) {
        publicVar = var;
    }
};

在上面的示例中，MyClass類有兩個構造函數，一個是默認構造函數，另一個是帶有一個整數參數的構造函數。當創建一個MyClass對象時，可以選擇調用哪個構造函數來初始化publicVar數據成員。

析構函數

C++中的析構函數（Destructor）是一種特殊的成員函數，它在對象被銷毀時自動調用。它的作用是釋放對象占用的資源，比如堆上的內存、文件句柄、數據庫連接等等。

C++中的析構函數使用一個波浪線（~）作為前綴，后跟類的名稱。它不接受任何參數，也沒有返回值，因為它的主要作用是在對象被銷毀時自動執行。析構函數的名稱與類名稱相同，但前面有一個波浪線符號。

例如，下面是一個簡單的類和它的析構函數的示例：

class MyClass {
public:
    // 構造函數
    MyClass() {
        // 構造函數代碼
    }

    // 析構函數
    ~MyClass() {
        // 析構函數代碼
    }
};

當程序中創建一個MyClass對象時，構造函數將被自動調用以初始化對象。當對象的生命周期結束時，析構函數將自動調用以清理對象所占用的資源。

?需要注意的是，當一個對象被銷毀時，它的析構函數會自動遞歸調用所有成員變量的析構函數，直到所有占用的資源都被釋放為止。如果一個類中有指向堆上分配的內存的指針，需要在析構函數中手動釋放這些內存，以避免內存泄漏。

?

實例化

在C++中，要實例化一個類，你需要創建該類的對象。這可以通過聲明一個類類型的變量，然后使用new關鍵字調用構造函數來完成。例如，如果你有一個名為MyClass的類，你可以按如下方式創建該類的對象：

MyClass* obj = new MyClass();

這將創建一個MyClass類的新對象，并返回指向該對象的指針。然后，你可以使用->運算符訪問對象的公共成員。例如，如果MyClass有一個名為publicVar的公共成員，你可以按如下方式訪問它：

obj->publicVar = 42;

另外，你也可以不使用new關鍵字創建該類的對象。例如：

MyClass obj;

這將在堆棧上創建一個MyClass類的新對象。然后，你可以使用.運算符訪問對象的公共成員。例如：

obj.publicVar = 42;

訪問控制

訪問控制是C++中類的一個重要概念，用于控制成員的訪問權限。C++中的類可以使用public、private和protected關鍵字來控制成員的訪問權限。其中，public成員可以被任何人訪問，private成員只能被類的成員函數訪問，protected成員可以被類的成員函數和派生類的成員函數訪問。

友元函數

在C++中，友元函數是一種特殊的函數，它可以訪問一個類的私有成員和保護成員。友元函數并不是類的成員函數，因此它不能使用成員訪問運算符.或->來訪問類的成員。相反，它必須使用傳遞給它的類對象的引用來訪問類的成員。

友元函數的聲明需要在類的定義中進行，使用friend關鍵字。例如：

class MyClass {
private:
    int privateVar;
    friend void friendFunc(MyClass& obj); // 聲明友元函數
};

在這個例子中，friendFunc是一個友元函數，可以訪問MyClass的私有成員privateVar。注意，友元函數并不是MyClass的成員函數，因此它不能使用成員訪問運算符.或->來訪問MyClass的成員。相反，它必須使用傳遞給它的MyClass對象的引用來訪問MyClass的成員。例如：

void friendFunc(MyClass& obj) {
    obj.privateVar = 42; // 可以訪問私有成員
}

在這個例子中，friendFunc可以訪問MyClass的私有成員privateVar，因為它被聲明為MyClass的友元函數。注意，friendFunc使用傳遞給它的MyClass對象的引用來訪問MyClass的成員。

友元函數可以是全局函數，也可以是其他類的成員函數。如果友元函數是其他類的成員函數，那么這個類必須先被定義。例如，在以下代碼中，例如：

class MyClass {
private:
    int privateVar;
    friend void friendFunc(MyClass& obj); // 聲明全局友元函數
    friend class FriendClass; // 聲明其他類的友元類
};

void friendFunc(MyClass& obj) {
    obj.privateVar = 1; // 可以訪問MyClass的私有成員
}

class FriendClass {
public:
    void friendFunc(MyClass& obj) {
        obj.privateVar = 2; // 可以訪問MyClass的私有成員
    }
};

FriendClass的成員函數friendFunc被聲明為MyClass的友元函數，因此它可以訪問MyClass的私有成員privateVar。注意，這里的聲明需要在FriendClass的定義之后進行。此外，需要注意的是，友元函數的聲明只是告訴編譯器這個函數是一個友元函數，它并不會影響函數的調用方式。因此，在調用友元函數時，仍然需要使用傳遞給它的類對象的引用來訪問類的成員。例如，在以下代碼中：

class MyClass {
private:
    int privateVar;
    friend void friendFunc(MyClass& obj); // 聲明全局友元函數
};

void friendFunc(MyClass& obj) {
    obj.privateVar = 1; // 可以訪問MyClass的私有成員
}

int main() {
    MyClass obj;
    friendFunc(obj); // 調用友元函數
    return 0;
}

雖然friendFunc是一個全局友元函數，可以訪問MyClass的私有成員privateVar，但在調用friendFunc時仍然需要使用傳遞給它的MyClass對象的引用來訪問MyClass的成員。