面向对象程序设计实验指导.docx

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面向对象程序设计实验指导

面向对象程序设计（C++）实验指导

一、实验环境

本实验基于当前主流的面向对象开发平台，编码规范遵循主流的参考规范。

二、编程语言和开发工具

C++语言，开发工具不限，建议使用VisualC++6.0版本

三、编码规范（编码规范的要求）

要求遵循良好的的程序设计习惯来设计实验和编写代码。

（注：

如果你将程序的很多功能全部放在一个长长的main（）主函数中实现，这样的程序设计和编码风格会被扣分，请将不同的功能模块分别用函数来实现。

）

1．在实验过程中应注意培养规范的编码风格：

2．标识符的命名应要求达到顾名思义的程度，一看就知道用来做什么；

3．提供足够的注释，注释文字清晰明了；

4．程序排版的要求：

a）不同功能模块用空行分隔，使功能块一目了然；

b）基本上一条语句一行；

同一层次的语句统一缩进对齐。

四、实验

见后文……

五、注意事项

●所有实验要求独立完成，同学之间可以讨论，但严禁抄袭，若发现雷同，抄袭者和被抄袭者此次实验成绩均记零分。

●实验结束后书写实验报告，实验报告的内容包括实验目的、实验内容、结果分析以及本次实验的心得体会。

要求将程序源码和运行时的输入/输出数据情况写在实验内容部分，并对程序的输出结果进行分析（如对某组输入得不到预期的结果，则分析说明其原因）。

实验一简单C++程序的设计（2课时）

实验目的和要求：

1．掌握C++程序的基本格式与规范，学会编写简单的C++程序。

2．理解C++程序结构的特点。

3．熟悉C++程序的基本输入输出操作。

4．掌握函数的使用方法。

5．掌握VC6.0中程序调试的方法。

预习内容：

cin/cout的使用；分支和循环结构的使用；函数的定义和调用。

实验内容：

1.书写一个“Helloworld！

”的程序，熟悉VC6.0的运行环境。

2.编写程序Ex_Swap实现输入两个整数，并将最大的整数输出显示。

3.编写一个Max函数，实现求两个整数最大值的功能。

要求在main函数中进行数据的读取和结果的显示。

提示：

1.VC6.0中C++程序的编写步骤

（1）运行VC6.0；

（2）新建工程；

（3）选择工程类型“win32ConsoleApplication”，输入工程名和路径；

（4）创建一个空的工程；

（5）确认后工程创建完成；

（6）工程创建后的界面；

（7）新建一个C++源文件，加入到刚才创建的工程中，并为该源文件取名；

（8）编辑源程序；

（9）编译并创建可执行文件（F7）

（10）运行（Ctrl+F5）

（11）运行结果显示

2.调试程序

（1）将光标定位到需要设置断点的行，点击断点设置图标（或F9），则在对应的行出现断点标志；

（2）点击调试按钮（或F5），程序运行到断点处（注：

如果断点前有输入语句，则程序会等待用户的输入）；

（3）可在watch窗口中输入变量名，观察其运行到当前步骤时的值（也可以将光标定位到变量上，观察其值），如果值与预想的不一致，说明当前的程序之前出现了错误，应仔细阅读前面的代码进行修改。

实验二C++基础（2课时）

实验目的和要求：

1．掌握一维数组和二维数组的定义和使用。

2．掌握for和while循环的用法。

预习内容：

数组；循环结构。

实验内容：

1、假设我们举行一次班长选举，对一个班（20名同学）中的5名候选人（分别用代号1~5表示）中进行投票选举，以得票最多者当选，请编程统计5名候选人的得票情况。

假设原始投票数据如下：

13244335215433521441。

2、A[3][4]是一个3行4列的整数矩阵，编写程序求出所有元素之和。

3、（选做）编写程序。

先读入10个整数，再把它们按从小到大排序；最后再读入一个整数k，并将k插入到该整数序列中，插入后的数任然从小到大排列。

例如，若输入6，3，42，23,35,71,98,67,56,38，最后输入待插入的数59，则输出结果应为：

36233538425659677198。

提示：

1、一维数组的定义为：

类型数组名[元素数量]。

例如要定义5个元素的一维整形数组，则为intA[5]。

注意：

数组的下标是从0开始，即这5个元素分别为a[0]、a[1]、a[2]、a[3]、a[4]。

二维数组的定义为：

类型数组名[元素行数量][元素列数量]。

例如要定义一个4行5列的整形数组，则为intA[4][5]。

通常数组的遍历可用for循环，对于二维数组则使用两重的for循环进行遍历，例如对A[4][5]中的元素进行遍历时，可如下进行：

for（inti=0;i<=3;i++）

for（intj=0;j<=4;j++）

{

//访问A[i][j]的代码

}

2、第一题：

用一个具有5个元素的一维数组A[5]记录五个候选人的得票情况，用一个具有20个元素的一维数组B[20]记录每个同学的投票情况，对B[20]进行遍历统计每个候选人的得票数。

3、第二题：

用一个二维数组A[3][4]保存数组，通过一个二重循环遍历数组中的每个元素。

4、第三题：

定义数组时要按照11个元素进行定义；在对10个元素进行排序，排序完成后，读入一个待插入的数，与排好序的10个元素进行比较，找到插入的位置。

之后的数组元素进行后移，数组元素后移的实现是将从下标j开始的单元整体后移，最后将待插入的数赋值到空位

实验三函数重载和引用（2课时）

实验目的和要求：

1．掌握函数重载的定义和使用方法。

2．理解引用的概念，掌握引用的使用方法。

3．掌握带有缺省参数的函数用法。

预习内容：

引用；函数重载；带缺省值的函数。

实验内容：

1、利用重载求两个整数、三个整数和四个整数的最小值。

2、程序Ex_Swap实现数据交换。

分别用指针和引用作为函数mySwap的形参，并通过重载int、double型变量值的交换。

3、编写一个具有5个参数的函数，其中三个具有默认值，然后在main函数中针对不同的设置情况进行调用，要求运行时显示参数的设置情况。

提示一：

重载

（1）实现函数重载的方法

C++允许用同一函数名定义多个函数,这些函数的参数个数和参数类型不同｡这就是函数的重载（functionoverloading）｡

写程序说明

intmax（inta,intb）;//函数声明

doublemax（doublea,doubleb）;//函数声明

longmax（longa,longb）;//函数声明

强调一下：

重载函数并不要求函数体相同

（2）注意事项：

不能只有函数的返回值类型不同而参数的个数和类型相同，否则编译出错。

编译系统无法判别应该调用哪一个函数｡重载函数的参数个数､参数类型或参数顺序3者中必须至少有一种不同（但是一般不会在参数顺序上做文章，从使用该系列函数的人中考虑），函数返回值类型可以相同也可以不同｡

比如

intf（int）;//函数返回值为整型

longf（int）;//函数返回值为长整型

voidf（int）;//函数无返回值

上面是错误的！

在编程时,有时我们要实现的是同一类的功能,只是有些细节不同｡例如希望从3个数中找出其中的最大者,而每次求最大数时数据的类型不同,可能是3个整数､3个双精度数或3个长整数｡程序设计者往往会分别设计出3个不同名的函数,其函数原型为:

intmax1（inta,intb,intc）;//求3个整数中的最大者

doublemax2（doublea,doubleb,doublec）;//求3个双精度数中最大者

longmax3（longa,longb,longc）;//求3个长整数中的最大者

C++允许用同一函数名定义多个函数,这些函数的参数个数和参数类型不同｡这就是函数的重载（functionoverloading）｡即对一个函数名重新赋予它新的含义,使一个函数名可以多用｡

对上面求最大数的问题可以编写如下的C++程序｡

例求3个数中最大的数（分别考虑整数､双精度数､长整数的情况）｡

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{intmax（inta,intb,intc）;//函数声明

doublemax（doublea,doubleb,doublec）;//函数声明

longmax（longa,longb,longc）;//函数声明

inti1,i2,i3,i;

cin>>i1>>i2>>i3;//输入3个整数

i=max（i1,i2,i3）;//求3个整数中的最大者

cout<<″i_max=″<

doubled1,d2,d3,d;

cin>>d1>>d2>>d3;//输入3个双精度数

d=max（d1,d2,d3）;//求3个双精度数中的最大者

cout<<″d_max=″<

longg1,g2,g3,g;

cin>>g1>>g2>>g3;//输入3个长整数

g=max（g1,g2,g3）;//求3个长整数中的最大者

cout<<″g_max=″<

}

intmax（inta,intb,intc）//定义求3个整数中的最大者的函数

{if（b>a）a=b;

if（c>a）a=c;

returna;

}

doublemax（doublea,doubleb,doublec）//定义求3个双精度数中的最大者的函数

{if（b>a）a=b;

if（c>a）a=c;

returna;

}

longmax（longa,longb,longc）//定义求3个长整数中的最大者的函数

{if（b>a）a=b;

if（c>a）a=c;

returna;

}

运行情况如下:

185-76567↙（输入3个整数）

56.8790.23-3214.78↙（输入3个实数）

67854-912456673456↙（输入3个长整数）

i_max=567（输出3个整数的最大值）

d_max=90.23（输出3个双精度数的最大值）

g_max=673456（输出3个长整数的最大值）

上例3个max函数的函数体是相同的,其实重载函数并不要求函数体相同｡重载函数除了允许参数类型不同以外,还允许参数的个数不同｡

参数的个数和类型可以都不同｡但不能只有函数的返回值类型不同而参数的个数和类型相同｡例如:

intf（int）;//函数返回值为整型

longf（int）;//函数返回值为长整型

voidf（int）;//函数无返回值

在函数调用时都是同一形式,如“f（10）”｡编译系统无法判别应该调用哪一个函数｡重载函数的参数个数､参数类型或参数顺序3者中必须至少有一种不同,函数返回值类型可以相同也可以不同｡

在使用重载函数时,同名函数的功能应当相同或相近,不要用同一函数名去实现完全不相干的功能,虽然程序也能运行,但可读性不好,使人莫名其妙｡

提示二：

引用

讲解：

（1）引用是c＋＋中一种新的变量类型，其作用是给变量起一个别名。

例如：

inta;//定义a是整型变量

int&b=a;//声明b是a的引用

这样声明后，a和b都代表同一变量。

注意:

A、在上述声明中,&是引用声明符,并不代表地址｡

B、声明变量b为引用类型,并不需要另外开辟内存单元来存放b的值｡b和a占内存中的同一个存储单元,它们具有同一地址｡

C、在声明一个引用类型变量时,必须同时使之初始化,即声明它代表哪一个变量｡以后不能改变再作为其他变量的引用（别名）｡

（2）引用的主要使用地方:

用于函数参数传递

C++之所以增加引用类型,主要是把它作为函数参数,以扩充函数传递数据的功能｡

（3）实例讲解引用作为参数传递

函数参数传递：

传递变量名，传递指向变量的指针（指针形参），传递变量的别名（引用形参）

例子，编写程序通过引用方式，要求将变量i和j的值互换｡

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{voidswap（int&,int&）;

inti=3,j=5;

//调用swap函数时,实参不必用变量的地址（在变量名的前面加&）,而直接用变量名｡

swap（i,j）;

cout<<″i=″<

return0;

}

voidswap（int&a,int&b）//形参是引用类型

{inttemp;

temp=a;

a=b;

b=temp;

}

可以看到使用引用作为形参，在函数编写的时候很方便，调用函数的时候也很方便。

（4）引用作为函数参数传递与指针相比的优势：

指针变量要另外开辟内存单元,其内容是地址｡而引用变量不是一个独立的变量,不单独占内存单元

（5）引用不仅可以用于变量,也可以用于对象｡

什么是变量的引用

对一个数据可以使用“引用”（reference）,这是C++对C的一个重要扩充,引用是一种新的变量类型,它的作用是为一个变量起一个别名｡假如有一个变量a,想给它起一个别名b,可以这样写:

inta;//定义a是整型变量

int&b=a;//声明b是a的引用

以上语句声明了b是a的引用,即b是a的别名｡经过这样的声明后,a或b的作用相同,都代表同一变量｡

注意:

在上述声明中,&是引用声明符,并不代表地址｡不要理解为“把a的值赋给b的地址”｡声明变量b为引用类型,并不需要另外开辟内存单元来存放b的值｡b和a占内存中的同一个存储单元,它们具有同一地址｡声明b是a的引用,可以理解为:

使变量b具有变量a的地址

在声明一个引用类型变量时,必须同时使之初始化,即声明它代表哪一个变量｡在声明变量b是变量a的引用后,在它们所在函数执行期间,该引用类型变量b始终与其代表的变量a相联系,不能再作为其他变量的引用（别名）｡下面的用法不对:

inta1,a2;

int&b=a1;

int&b=a2;//企图使b又变成a2的引用（别名）是不行的

引用的简单使用

例引用和变量的关系｡

#include

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{inta=10;

int&b=a;//声明b是a的引用

a=a*a;//a的值变化了,b的值也应一起变化

cout<

b=b/5;//b的值变化了,a的值也应一起变化

cout<

return0;

}

a的值开始为10,b是a的引用,它的值当然也应该是10,当a的值变为100（a*a的值）时,b的值也随之变为100｡在输出a和b的值后,b的值变为20,显然a的值也应为20｡

运行记录如下:

100100（a和b的值都是100）

2020（a和b的值都是20）

引用作为函数参数

有了变量名,为什么还需要一个别名呢?

C++之所以增加引用类型,主要是把它作为函数参数,以扩充函数传递数据的功能｡

已经介绍过函数参数传递的两种情况｡

（1）将变量名作为实参和形参｡这时传给形参的是变量的值,传递是单向的｡如果在执行函数期间形参的值发生变化,并不传回给实参｡因为在调用函数时,形参和实参不是同一个存储单元｡

例要求将变量i和j的值互换｡下面的程序无法实现此要求｡

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{voidswap（int,int）;//函数声明

inti=3,j=5;

swap（i,j）;//调用函数swap

cout<

return0;

}

voidswap（inta,intb）//企图通过形参a和b的值互换,实现实参i和j的值互换

{inttemp;

temp=a;//以下3行用来实现a和b的值互换

a=b;

b=temp;

}

运行时输出35i和j的值并未互换｡

（2）传递变量的指针｡形参是指针变量,实参是一个变量的地址,调用函数时,形参（指针变量）指向实参变量单元｡

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{voidswap（int*,int*）;

inti=3,j=5;

swap（&i,&j）;//实参是变量的地址

cout<

return0;

}

voidswap（int*p1,int*p2）//形参是指针变量

{inttemp;

temp=*p1;//以下3行用来实现i和j的值互换

*p1=*p2;

*p2=temp;

}

这种虚实结合的方法仍然是“值传递”方式,只是实参的值是变量的地址而已｡通过形参指针变量访问主函数中的变量（i和j）,并改变它们的值｡

C++提供了向函数传递数据的第（3）种方法,即传送变量的别名｡

利用“引用形参”实现两个变量的值互换｡

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{voidswap（int&,int&）;

inti=3,j=5;

swap（i,j）;

cout<<″i=″<

return0;

}

voidswap（int&a,int&b）//形参是引用类型

{inttemp;

temp=a;

a=b;

b=temp;

}

输出结果为

i=5j=3

在swap函数的形参表列中声明a和b是整型变量的引用｡

实际上,在虚实结合时是把实参i的地址传到形参a,使形参a的地址取实参i的地址,从而使a和i共享同一单元｡同样,将实参j的地址传到形参b,使形参b的地址取实参j的地址,从而使b和j共享同一单元｡这就是地址传递方式｡为便于理解,可以通俗地说:

把变量i的名字传给引用变量a,使a成为i的别名｡

①使用引用类型就不必在swap函数中声明形参是指针变量｡指针变量要另外开辟内存单元,其内容是地址｡而引用变量不是一个独立的变量,不单独占内存单元,在例中引用变量a和b的值的数据类型与实参相同,都是整型｡

②在main函数中调用swap函数时,实参不必用变量的地址（在变量名的前面加&）,而直接用变量名｡

引用不仅可以用于变量,也可以用于对象｡例如实参可以是一个对象名,在虚实结合时传递对象的起始地址｡

当看到&a这样的形式时,怎样区别是声明引用变量还是取地址的操作呢?

当&a的前面有类型符时（如int&a）,它必然是对引用的声明;如果前面无类型符（如cout<<&a）,则是取变量的地址｡

实验四类与对象（2课时）

实验目的和要求：

1．掌握类、类的数据成员、类的成员函数的定义方式。

2．理解类成员的访问控制方式。

3．掌握对象的定义和操作对象的方法。

预习内容

类（数据成员和成员函数）的定义与访问权限设置。

实验内容：

1、定义一个Date类，包括year、month和day三个数据信息，它们的值通过Set_date成员函数设置year、month和day的值，并可通过disp_date函数将日期信息输出。

在主函数中编写相应的代码测试类的功能。

2、定义一个正方体类Cube，包含边长信息，其成员函数包括计算立方体的表面积和体积，并能够将相关的信息显示出来。

在主函数中编写相应的代码测试类的功能。

3、（选做）定义一个矩形类，数据成员包括长和宽，外部可以设置和读取长和宽的值，成员函数print_star（）用于打印长乘以宽的星型矩形。

例如长为10，宽为4时，打印显示的矩阵如下：

**********

**********

**********

**********

提示：

1．类声明中的访问限定符private、public、protected没有先后次序之分。

2．在一个类中，访问限定符private、public、protected出现次数没有限制。

3．数据成员和成员函数都可以设置为public、private或protected属性。

出于信息隐藏的目的，常将数据成员设置为private权限，将需要让类的外部函数（非本类定义的函数）访问的成员函数设置为public权限。

4．数据成员可以是任何数据类型，如整型、浮点型、字符型、数组、指针、引用等，也可以是另外一个类的对象或指向对象的指针，还可以是指向自身类的指针或引用，但不能是自身类的对象。

此外，数据成员不能指定为自动（auto）、寄存器（register）和外部（extern）存储类型。

例如：

classA{……};

classB{

private:

inta;

Aobja1;//正确

A*obja2;//正确

B*objb,&objr;//正确

Bb1;//错误

autointb;//错误

externintc;//错误

public:

……

};

5．在声明（或定义）类时，不能为数据成员赋初值。

例如：

classA{

private:

inta=0;//错误

intb[3]={1,2,3};//错误

public:

……

};

实验五构造函数和析构函数（2课时）

实验目的和要求：

1．掌握类的构造函数的定义方法。

2．掌握构造函数的重载，并利用构造函数进行数据成员初始化。

3．理解析构函数的定义和作用。

4．掌握构造函数和析构函数的调用时机。

预习内容：

构造函数；析构函数

实验内容：

1．定义一个类，并对它的构造函数和析构函数进行定义，以能反映构造函数和析构函数被调用了，在主函数中设计相应的代码测试构造函数和析构函数被调用的情况。

2．定义两个类A和B，其中B类中至少包含A类的对象作为其数据成员，同样定义两个类的构造函数和析构函数以反映它们被调用的时机，并编写相应的主函数运行显示结果。

3．以下是一个产品（product）类的定义，但没有类的实现部分，请根据类的定义说明编写成员函数的实现代码，并编写相应的主函数代码进行测试。

classproduct

{

private:

char*name;//产品名称

intprice；//产品单价

intquantity；//产品库存量

public：

product（char*a,intb,intc）;//构造函数，初始化产品对象

//的三个属性

Voidpurchase（int