クラスとは
クラスは，C++の最も重要な機能です．それは，構造体(C言語では，struct)とよく似ています．構造体を用いると，データを階層的に管理でき，わかりやすいプログラムになります．クラスは，この構造体の機能に加えて，データを操作する関数(メンバー関数)も含ませることができます．このようにデータとそれを操作する関数をひとかたまりにすることが，クラスにより可能になります．そこのとにより，わかりやすくまとまったプログラムを作ることが可能になります．
単純なクラスの例
クラスは便利だ
最も単純なクラスの定義は，次のようにします．
class class_name{
// 非公開の変数定義と関数のプロトタイプ
public:
// 公開の変数定義と関数のプロトタイプ
}object_list;
通常，object_listは，書きません．プログラム中で後から宣言できるからです．
クラスの例をリスト1に示します．これは，二次関数(f(x)=ax2+bx+c)の係数を設定して，関数とその導関数の値を計算するクラスの例です．リスト1の007—027がクラスの定義です．
クラスの例(simple_class.cpp)．
001 #include <iostream> 002 using namespace std; 003 004 //============================================================ 005 // class 006 //============================================================ 007 class func2{ 008 double a, b, c; 009 public: 010 void set(double in_a, double in_b, double in_c); 011 double value(double x); 012 double dvalue(double x); 013 }; 014 015 void func2::set(double in_a, double in_b, double in_c){ 016 a = in_a; 017 b = in_b; 018 c = in_c; 019 } 020 021 double func2::value(double x){ 022 return (a*x+b)*x+c; 023 } 024 025 double func2::dvalue(double x){ 026 return a*x+b; 027 } 028 029 030 //============================================================ 031 // main function 032 //============================================================ 033 int main(){ 034 func2 f; 035 double x=2.3; 036 037 f.set(1.0, 2.0, 3.0); 038 cout << "f(" << x << ") = " << f.value(x) << endl; 039 cout << "df/dx(" << x << ") = " << f.dvalue(x) << endl; 040 041 return 0; 042 }
同じようなことが，C言語を使っても可能です(例:global.c, arg.c)．しかも，C言語の方がソースプログラムは短く，一見，優れているように感じるかもしれません．しかし，C言語では，二次関数の係数の渡し方が問題になります．係数をグローバル変数(例:global.c)で渡したり，関数の引数(arg.c)に含めたりします．グローバル変数にすると，複数の二次関数が必要な場合，それに応じた数の変数と関数が必要になります．10個の二次関数が必要な場合，30個の変数と10個の関数が必要!! これはまったくナンセンスです．一方，引数を使うと，そのような問題は無くなります．しかし，引数並びに係数(a, b, c)と変数(x)が同列に並ぶので，プログラムが見苦しくなります．さらに，引数が多くなる分，バグが入り込む余地も増えます．その一方で，C++の場合，関数とデータがひとつのクラス内に記述できますので，C言語での問題点は無くなります．
ここで示した簡単な例から，簡単なプログラムであればC言語の方が，ソースが短くて，優れているかもしれません．しかし，少しプログラムが複雑になると，C++のほうが優れていることが多いです．クラスを使うと，そのオブジェクトに関数と変数が同時にメモリーに記憶されるの便利です．C言語では，関数がプログラムの主な役割を果たす．C++では，クラスを使うことによりその関数の機能を拡張できます．
コンストラクター
先の例では，オブジェクトを作成した時点で，その機能は決まります．あとで，係数を入れるのは面倒であるとともに，美しくありません．そこで，リスト2のようにすると，オブジェクトの生成と同時に，係数の設定ができます．
コンストラクタを使った例(constructor.cpp)．
001 #include <iostream> 002 using namespace std; 003 004 //============================================================ 005 // class 006 //============================================================ 007 class func2{ 008 double a, b, c; 009 public: 010 func2(double in_a=0, double in_b=0, double in_c=0); 011 double value(double x); 012 double dvalue(double x); 013 }; 014 015 func2::func2(double in_a, double in_b, double in_c){ 016 a = in_a; 017 b = in_b; 018 c = in_c; 019 } 020 021 double func2::value(double x){ 022 return (a*x+b)*x+c; 023 } 024 025 double func2::dvalue(double x){ 026 return a*x+b; 027 } 028 029 030 //============================================================ 031 // main function 032 //============================================================ 033 int main(){ 034 func2 f(1.0, 2.0, 3.0); 035 double x=2.3; 036 037 cout << "f(" << x << ") = " << f.value(x) << endl; 038 cout << "df/dx(" << x << ") = " << f.dvalue(x) << endl; 039 040 return 0; 041 }
クラス名と同じ関数名がコンストラクターになります．オブジェクト生成時に，このコンストラクター関数が実行されます．コンストラクターには戻り値がありません．そのため，戻り値の型指定を行いません．さらに，void型の指定も行いません．ここでは，オブジェクト生成時に引数を指定しないと，デフォルトの値(a=0, b=0, c=0)になります．
演算子のオーバーロード
先のプログラムで，最もみっともないのは，関数の値を得るために，f.value(x)としているところです．できれば，f(x)としたいところです．C++では，演算子のオーバーロードを使うと，その機能が実現できます．具体的には，リスト3のようにします．
演算子のオーバーロードを使った例(operator.cpp)．
001 #include <iostream> 002 using namespace std; 003 004 //============================================================ 005 // class 006 //============================================================ 007 class func2{ 008 double a, b, c; 009 public: 010 func2(double in_a=0, double in_b=0, double in_c=0); 011 double operator()(double x); 012 double dvalue(double x); 013 }; 014 015 func2::func2(double in_a, double in_b, double in_c){ 016 a = in_a; 017 b = in_b; 018 c = in_c; 019 } 020 021 double func2::operator()(double x){ 022 return (a*x+b)*x+c; 023 } 024 025 double func2::dvalue(double x){ 026 return a*x+b; 027 } 028 029 030 //============================================================ 031 // main function 032 //============================================================ 033 int main(){ 034 func2 f(1.0, 2.0, 3.0); 035 double x=2.3; 036 037 cout << "f(" << x << ") = " << f(x) << endl; 038 cout << "df/dx(" << x << ") = " << f.dvalue(x) << endl; 039 040 return 0; 041 }
演算子のオーバーロードと難しそうな名前がついていますが，実態は極めて単純です．「operator()」が関数名となっていると考えれば，通常の関数と殆ど変わりません．ただし，ドット演算子やアロー演算子を使わずに関数(演算子)が呼び出せます．
導関数