《面向对象程序设计》C++实验指导书.docx
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《面向对象程序设计》C++实验指导书
实验1类和对象
1.1实验目的和要求
（1）理解类和对象的概念，掌握声明类和定义对象的方法。
（2）掌握构造函数和析构函数的实现方法。
（3）初步掌握使用类和对象编制C++程序。
（4）掌握对象数组、对象指针和string类的使用方法。
（5）掌握使用对象、对象指针和对象引用作为函数参数的方法。
（6）掌握类对象作为成员的使用方法。
（7）掌握静态数据成员和静态成员函数的使用方法。
（8）理解友元的概念和掌握友元的使用方法。
1.2实验内容和步骤
1.输入下列程序
//test4-1.cpp
#include
usingnamespacestd;
classCoordinate
{public:
Coordinate（intx1,inty1）
{x=x1;
y=y1;
}
Coordinate（Coordinate&p）;
~Coordinate（）
{cout<<”Destructoriscalleded\n”;}
intgetx（）
{returnx;}
intgety（）
{returny;}
private:
intx,y;
};
Coordinate:
:
Coordinate（Coordinate&p）
{x=p.x;
y=p.y;
cout<<”copy-initializationConstructouiscalled\n”;
}
intmain（）
{Coordinatep1（3,4）;
Coordinatep2（p1）;
Coordinatep3=p2;
cout<<”p3=（“<return（0）;
}
（1）写出程序的运行结果。
copy-initializationConstructouiscalled
copy-initializationConstructouiscalled
p3=（3,4）
Destructoriscalleded
Destructoriscalleded
Destructoriscalleded
Pressanykeytocontinue
（2）将Coordinate类中带有两个参数的构造函数进行修改，在函数体内增添下述语句：
cout<<”Constructoriscalled.\n”;
写出程序的运行结果，并解释输出结果。
copy-initializationConstructouiscalled
copy-initializationConstructouiscalled
p3=（3,4）
Constructoriscalled.
Destructoriscalleded
Destructoriscalleded
Destructoriscalleded
Pressanykeytocontinue
（3）按下列要求进行调试：
在主函数体内，添加下列语句：
Coordinatep4;
Coordinatap5
（2）;
调试程序时会出现什么错误？
为什么？
如何对已有的构造函数进行适当修改？
P4里面没有参数，不符合Coordinate关于类的定义；p5的参数只有一个，也不符合不知道是赋给x还是y；在p4和p5中都各加两个参数；如：
p4（2,3）；p5（3,4）；
（4）经过以上第
（2）步和第（3）步的修改后，结合运行结果分析：
创建不同的对象时会调用不同的构造函数。
2.设计一个4*4魔方程序，让魔方的各行值的和等于各列值的和，并且等于两对角线值的和。
例如一下魔方：
313525
9211915
17131123
727291
各行、各列以及对角线值的和都是64.
【提示】
求4*4魔方的一般步骤如下：
（1）设置初始魔方的起始值和相邻元素之间的差值。
例如上述魔方的初始魔方的起始值（first）和相邻元素之间的差值（step）分别为：
first=1
step=2
（2）设置初始魔方元素的值。
例如上述魔方的初始魔方为：
1357
9111315
17192123
25272931
（3）生成最终魔方。
方法如下：
求最大元素值与最小元素值的和sum，该实例的sum是：
1+31=32
用32减去初始魔方所有对角线上元素的值，然后将结果放在原来的位置，这样就可求得最终魔方。
本例最终魔方如下：
313525
9211915
17131123
727291
本题的魔方类magic的参考框架如下：
classmagic
{public:
voidgetdata（）;
voidsetfirstmagic（）;
voidgeneratemagic（）;
voidprintmagic（）;
private:
intm[4][4];
intstep;
intfirst;
intsum;
};
3.设计一个用来表示直角坐标系的Location类，在主程序中创建类Location的两个对象A和B，要求A的坐标点在第3象限，B的坐标在第2象限，分别采用成员函数和友元函数计算给定两个坐标点之间的距离，要求按如下格式输出结果：
A（x1,y1）,B（x2,y2）
Distance1=d1
Distance1=d2
其中：
x1、x2、y1、y2为指定的坐标值，d1和d2为两个坐标点之间的距离。
【提示】
类Location的参考框架如下：
classLocation{
public:
Location（double,double）;
doubleGetx（）
doubleGety（）
doubledistance（Location&）;
frienddoubledistance（Location&,Location&）;
private:
doublex,y;
};
【【【#include"iostream.h"
#include"math.h"
classLocation{
private:
intx,y;
public:
Location（inti,intj）:
x（i）,y（j）{}
intGetx（）{returnx;}
intGety（）{returny;}
doubledistance（Locationb）;
frienddoubledistance（Location&a,Location&b）;
};
doubledistance（Location&a,Location&b）//友元函数
{intdx=a.x-b.x;
intdy=a.y-b.y;
returnsqrt（dx*dx+dy*dy）;}
doubleLocation:
:
distance（Locationb）//成员函数
{intdx=x-b.x;
intdy=y-b.y;
returnsqrt（dx*dx+dy*dy）;}
voidmain（）
{
LocationA（-10,-20）,B（-40,60）;
cout<<"A（"<doubled=A.distance（B）;//调用成员函数
cout<<"Distance1="<cout<<"Distance2="<】】】
4.声明一个Student类，在该类中包括一个数据成员score（分数）、两个静态数据成员total_score（总分）和count（学生人数）；还包括一个成员函数account（）用于设置分数、累计学生成绩之和、累计学生人数，一个静态成员函数sum（）用于返回学生的成绩之和，另一个静态成员函数average（）用于求全班成绩的平均值。
在main函数中，输入某班同学的成绩，并调用上述函数求出全班学生的成绩之和和平均分。
5.使用C++的string类，将5个字符串按逆转后的顺序显示出来。
例如，逆转前的5个字符串是：
GermanyJapanAmericaBritainFrance
按逆转后的顺序输出字符串是：
FranceBritainAmericaJapanGermany
实验2派生类与继承
2.1实验目的和要求
（1）掌握派生类的声明方法和派生类构造函数的定义方法。
（2）掌握不同继承方式下，基类成员在派生类中的访问属性。
（3）掌握在继承方式下，构造函数与析构函数的执行顺序与构造规则。
（4）学习虚基类在解决二义性问题中的作用。
2.2实验内容与步骤·
1.输入下列程序。
//test4_1.cpp
#include
usingnamespacestd;
classBase{
public:
voidsetx（inti）
{x=i;}
Intgetx（）
{returnx;}
public:
intx;
};
classDerived:
publicBase{
public:
voidsety（inti）
{y=i;}
intgety（）
{returny;}
voidshow（）
{cout<<”Base:
:
x=”<}
public:
inty;
};
intmain（）
{Derivedbb;
bb,setx（16）;
bb.sety（25）;
bb.show（）;
cout<<”Base:
:
x=”<cout<<”Derived:
:
y=”<cout<<”Base:
:
x=”<cout<<”Derived:
:
y=”<return0;
}
（1）
写出程序的运行结果。
（2）按以下要求，对程序进行修改后再调试，指出调试中出错的原因。
将基类Base中数据成员x的访问权限改为private时，会出现哪些错误？
为什么？
将基类Base中数据成员x的访问权限改为protected时，会出现哪些错误？
为什么？
在源程序的基础上，将派生类Derived的继承方式改为private时，会出现哪些错误？
为什么？
在源程序的基础上，将派生类Derived的继承方式改为protected时，会出现哪些错误？
为什么？
2.编写一个学生和教师的数据输入和显示程序。
学生数据有编号、姓名、性别、年龄、系别和成绩，教师数据有编号、姓名、性别、年龄、职称和部门。
要求将编号、姓名、性别、年龄的输入和显示设计成一个类Person，并作为学生类Student和教师类Teacher的基类。
供参考的类结构如下：
classPerson{
...
};
classStudent:
publicPerson{
...
};
classTeacher:
publicPerson{
...
};
3.按要求阅读、编辑、编译、调试和运行以下程序。
（1）阅读、编辑、编译、调试和运行以下程序，并写出程序的运行结果。
//test4_3_1.cpp
#include
#include
usingnamespacestd;
classMyArray{
public:
MyArray（intleng）;
~MyArray{};
voidInput（）;
voidDisplay（string）;
protected:
int*alist;
intlength;
};
MyArray:
:
MyArray（intleng）
{if（leng<=0）
{cout<<”errorlength”;
exit
（1）;
}
alist=newint[leng];
length=leng;
if（alist==NULL）
{cout<<”assignfailure”;
exit
（1）;
}
cout<<”MyArray类对象已创建。
”<}
MyArray:
:
~MyArray（）
{delete[]alist;
cout<<”MyArray类对象被撤销。
”<}
voidMyArray:
:
Display（stringstr）
{inti;
int*p=alist;
cout<“；
for（i=0;icout<<*p<<””;
cout<}
voidMyArray:
:
Input{}
{cout<<”请键盘输入”<”;
inti;
int*p=alist;
for（i=0;icin>>*p;
}
intmain（）
{MyArraya（5）;
a.Input（）;
a.Display（“显示已输入的”）;
return0;
}
（2）声明一个类SortArray继承类MyArray,在该类中定义一个函数，具有将输入的整数从小到大进行排序的功能。
【提示】
在第
（1）步的基础上可增加下面的参考框架：
classSortArray:
publicMyArray{
public:
voidSort（）;
SortArray（intleng）:
MyArray（leng）
{cout<<”SortArray类对象已创建。
”<}
virtual~SortArray（）;
};
SortArray:
:
~SortArray（）
{cout<<”SortArray类对象被撤销。
”<}
voidSortArray:
:
Sort（）
{
//请自行编写Sort函数的代码，将输入的整数从小到大排序。
}
//并将主函数修改为：
intmain（）
{SortArraya（5）;
s.Input（）;
s.Display（“显示排序以前的”）;
s.Sort（）;
s.Display（“显示排序以后的”）;
return0;
}
声明一个类ReArray继承类MyArray,在该类中定义一个函数，具有将输入的整数进行倒置的功能。
【提示】
在第
（1）步的基础上可增加下面的参考框架：
ClassReArray:
publicMyArray{
Public:
Voidreverse（）;
ReArray（intleng）;
Virtual~ReArray（）;
};
请读者自行编写构造函数、析构函数和倒置函数ReArray,以及修改主函数。
（3）声明一个类AverArray继承类MyArray,在该类中定义一个函数，具有求输入的整数平均值的功能。
【提示】
在第
（1）步的基础上增加下面的参考框架：
classAverArray:
publicMyArray{
Public:
AverArray（intleng）;
~AverArray（）;
DoubleAver（）;
};
请读者自行编写构造函数、析构函数和求平均值函数Aver（求解整数的平均值），以及修改主函数。
（2）声明一个NewArray类，同时继承了类SortArray,ReArray和AverArray,使得类NewArray的对象同时具有排序、倒置和求平均值的功能。
在继承的过程中声明MyArray为虚基类，体会虚基类在解决二义性问题中的作用。
实验3多态性
3.1实验目的和要求
（1）了解多态性的概念。
（2）掌握运算符重载的基本方法。
（3）掌握虚函数的定义和使用方法。
（4）掌握纯虚函数和抽象类的概念和用法。
3.2实验内容与步骤
1.分析并调试下列程序，写出程序的输出结果，并解释输出结果。
//test5_1.cpp
#include
usingnamespacestd;
classB{
public:
virtualvoidf1（doublex）
{cout<<”B:
:
f1（double）”<}
voidf2（doublex）
{cout<<”B:
:
f2（double）”<<2*x<}
voidf3（doublex）
{cout<<”B:
:
f3（double）”<<3*x<}
}
classD:
publicB{
public:
virtualvoidf1（doublex）
{cout<<”D:
:
f1（double）”<}
voidf2（doublex）
{cout<<”D:
:
f2（double）”<<2*x<}
voidf3（doublex）
{cout<<”D:
:
f3（double）”<<3*x<}
};
intmain（）
{Dd;
B*pb=&d;
D*pd=&d;
pb->f1（1.23）;
pb->f1（1.23）;
pb->f2（1.23）;
pb->f3（1.23）;
pb->f3（3.14）;
return0;
}
2.编写一个程序，其中设计一个时间类Time,用来保存时、分、秒等私有数据成员，通过重载操作符“+”实现两个时间的相加。
要求将小时范围限制在大于等于0，分钟范围限制在0~59，秒钟范围限制在0~59秒。
【提示】
时间类Time{
public:
Time（inth=0,intm=0,ints=0）;
Timeoperator+（Time&）;
voiddisptime（string）;
private:
inthourse;
intminutes;
intseconds;
};
3.给出下面的抽象基类container;
classcontainer
{
protected:
doubleradius;
public:
container（doubleradius1）;
virtualdoublesurface_area（）=0;
virtualdoublevolume（）=0;
};
要求建立3个继承container的派生类cube、sphere与cylinder，让每一个派生类都包含虚函数surface_area（）和volume（），分别用来计算正方体、球体和圆柱体的表面积及体积。
要求写出主程序，应用C++的多态性，分别计算边长为6.0的正方体、半径为5.0的球体，以及半径为5.0和高为6.0的圆柱体的表面积和体积。
4.编写一个程序，用于进行集合的并、差和交运算。
例如输入整数集合{954367}和{2469}，计算出它们进行集合的并、差和交运算后的结果。
【提示】
i.可用以下表达式实现整数集合的基本运算：
s1+s2两个整数集合的并运算
s1-s2两个整数集合的差运算
s1*s2两个整数集合的交运算
ii.参考以下Set类的框架，用于完成集合基本运算所需的各项功能。
classset{
public:
set:
:
set（）;
voidset:
:
input（intd）;
intset:
:
length（）;
intset:
:
getd（inti）;
voidset:
:
disp（）;
setset:
:
operator+（sets1）;
setset:
:
operator-（sets1）;
setset:
:
operator*（sets1）;
setset:
:
operator=（sets1）;
protected:
intlen;
ints[MAX];
};
实验4运算符重载和类模板
一、实验目的
1．掌握C++中运算符重载的机制和运算符重载的方式；
2．掌握类型转换的方式、内存的动态分配；
3．掌握类模板的定义，掌握类模板的实例化。
二、知识要点
1．运算符重载
成员函数方式：
单目（返回类型类名∷operator单目运算符（））
双目（返回类型类名∷operator双目运算符（类名&引用））
下标运算符重载：
类型类名∷operator[]（下标类型形参）
{
函数体
}
提取符重载：
预定义插入符
ostream&ostream∷operator<<（type&obj）；
预定义提取符
istream&istream∷operator>>（type&obj）；
运算符重载规则：
（1）不可以重载非C++的运算符；
（2）运算符重载可以采用成员函数方式或友元方式；
（3）被重载的运算符必须保持预定义的的优先级与结合性；
（4）应尽量使重载的运算符语义自然、好理解；
（5）注意各运算符之间的联系。
2．类模板：
template
class类名
{…}；
（1）每一个类模板的成员函数的外部定义，都与一般函数模板的定义一
样，必须以类型形参开始，此外还应加以函数返回值类型、类范围、函数名、
形参序列，类名后面必须加上类型形参。
（2）类模板是类的抽象类型，它的实例化是生成一个具体的类。
三、实验内容及步骤
1．分析教程“函数模板”中的例子，自行设计一个简单的类模板。
2．分析教程“运算符重载”中的例子，自行设计一个简单的重载运算符。
3．指出下面程序中的错误，改正并运行。
#include
classPoint{
private:
intx1,x2;
public:
Point（intx,inty）{x1=x;x2=y;}
intx_cord（）{returnx1;}
inty_cord（）{returnx2;}
}
main（）
{
Pointdata（5,6）;
cout<cout<Pointmore_data[20];
}
实验5文件操作
一、实验目的
1．掌握基本的输入输出操作及格式；
2．用C++预定义的文件I/O类进行文件输入输出。
二、知识要点
文件操作：
打开文件、读写文件、关闭文件。
低层次I/O机制：
intcreat（）、intopen（）、intclose
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