C++面向对象程序设计实验指导.doc

C+面向对象程序设计实验指导 C+语言面向对象程序设计是一门实践性很强的课程，学好这门课程离不开实验这一重要环节。学生不仅应具有扎实的理论知识，还要通过坚持不懈地阅读程序、编程练习、程序调试、程序改错等环节的训练，才能真正掌握所学知识，提高编程水平。对于初学者，可能会看程序但不会编写，程序调试时出现了问题不会纠错，这些都是正常现象，实际还是编程训练不够，只要勤学多练，最后一定可以取得令人满意的效果。包括5个实验，每个实验都包括实验目的、实验内容、实验提示与实验步骤。实验内容一般都包含有阅读程序与调试程序，程序改错，程序填空与编写程序方面的题目，这些题目也是C+面向对象程序设计考试要涉及的题型，因此做好实验对考试有极大的帮助；实验提示信息中有编程提示、重要内容提示或者出错信息提示；实验步骤以一个实际题目为例给出具体而实用的指导，让便让初学者不至于面对实验题目而束手无策，希望读者在实验中的能够学有所思，有所启迪。实验1 类和对象1.1 实验目的1掌握类的定义和使用方法，掌握类对象的声明和使用方法。2掌握对象的初始化和赋值的方法。3了解成员函数的特性、友元。4静态成员的使用方法。5理解和掌握this指针的用法。6理解和掌握const类型数据的使用。1.2 实验工具与准备工作在开始实验前，应回顾或复习相关内容。需要一台主算机，其中安装有Visual C+ 6.0、Visual C+ 2005、Visual C+ 2005 Express、Dev-C+或MinGW Developer Studio等集成开发环境软件。1.3 实验内容1先阅读下列程序，写出执行结果。然后输入程序，调试程序，比较结果的正确性。/ 文件名: main.cpp#include / 预处理命令using namespace std;/ 使用标准命名空间std/ 直角坐标类class Pointprivate:/ 数据成员:int x, y;/ 横坐标与纵坐标public:/ 公有函数:Point(int a, int b): x(a), y(b) / 构造函数void Set(int a, int b);/ 设置坐标值int GetX() const return x; / 返回横坐标int GetY()const return y; / 返回纵坐标;/ 直角坐标类及相关函数的实现部分void Point:Set(int a, int b)/ 设置坐标值x = a;/ 横坐标y = b;/ 纵坐标void Show(const Point &pt)/ 显示坐标值 cout pt.GetX() pt.GetY() Set(5, 9);/ 设置坐标值a3.Set(6, 8);/ 设置坐标值for (int i = 0; i 5; i+)/ 依次显示各对象的坐标值Show(*p+); system(PAUSE); / 调用库函数system( )，输出系统提示信息 return 0; / 返回值0,返回操作系统2先阅读下列程序，写出执行结果。然后输入程序，调试程序，比较结果的正确性。/ 文件名: main.cpp#include / 预处理命令using namespace std;/ 使用标准命名空间std/ 日期类class Dateprivate:/ 数据成员:int month, day, year;/ 年月日public:/ 公有函数: Date(int m = 1, int d = 1, int y = 2008);/ 构造函数/ 友元friend void Show(const Date &dt);/ 显示日期;/ 日期类及相关函数的实现部分Date:Date(int m, int d, int y)/ 由m(月),d(日)和y(年)构造对象 this-month = m;/ 月this-day = d;/ 日this-year = y;/ 年void Show(const Date &dt)/ 显示日期cout dt.month / dt.day / dt.year endl;int main(void)/ 主函数main(void)Date d1(6, 8, 2008), d2(6, 18), d3(5), d4;/ 定义日期对象Show(d1);/ 显示d1Show(d2);/ 显示d2Show(d3);/ 显示d3Show(d4);/ 显示d4 system(PAUSE); / 调用库函数system( )，输出系统提示信息 return 0; / 返回值0,返回操作系统3程序填空。下面程序主要测试静态成员的使用方法，请完成程序。/ 文件名: main.cpp#include / 预处理命令using namespace std;/ 使用标准命名空间std/ 测试静态成员类class Testprivate:/ 数据成员:static int count;/ 对象数public:/ 公有函数:Test() count+; / 构造函数, 实现对对象进行计数static void Show() cout 共有 count 个对象! endl; / 显示对象数; 1 count = 0;/ 为静态数据成员赋初值int main(void)/ 主函数main(void)Test obj1, obj2, obj3;/ 定义对象Test:Show();/ 显示对象数system(PAUSE); / 调用库函数system( )，输出系统提示信息return 0; / 返回值0,返回操作系统4改正下面程序中的错误，使其能正常运行。/ 文件名: main.cpp/1#include / 预处理命令/2using namespace std;/ 使用标准命名空间std/3/4/ 测试构造函数与析构函数类/5class Test/6/7public:/8/ 公有函数:/9void Test() cout 构造函数 endl; /10void Test() cout 析造函数 Set(5, 9);/ 设置坐标值用于修改对象数组的a0的值，而语句a3.Set(6, 8);/ 设置坐标值用于修改对象数组的a3的值。2注意缺省参数值的使用；对于私有数据成员，可使用友元进行访问。3中静态数据成员赋初值的一般形式如下：数据类型类名:静态数据成员名=初值;参考答案为：1int Test:4构造函数与析构函数不能有返回值类型，因此应去掉第10行和第11行的void。5只要按题目要求编程实现即可，建议将比较短的函数在类体中实现，比较长的函数在类体外实现。6可仿照第5题编程实现，当然学生现实后还可灵活处理，比如定义学生数组存储学生信息，由count的值作为学号（此时构造函数的参数中不需要学号的信息）。1.5 实验步骤以实验内容第5题为例说明实验步骤。具体实现步骤如下：1建立工程exp2_5。2建立源程序文件main.cpp，具体内容如下：/ 文件名: main.cpp#include / 预处理命令using namespace std;/ 使用标准命名空间std/ 人(people)类class Peopleprotected:/ 数据成员:int age;/ 年龄int height;/ 身高int weight;/ 体重static int num;/ 人数public:/ 公有函数:People(int a, int h, int w);/ 构造函数void Eatting() weight+; / 进食使体重加1void Sporting() height+; / 运动使身高加1void Sleeping();/ 睡眠void Show() const;/ 显示人的信息static void ShowNum()/ 显示人数 cout 人数: num endl; ;int People:num = 0;/ 初始化静态数据成员num/ 人(people)类的实现部分People:People(int a, int h, int w): age(a), height(h), weight(w) num+; / 由已知信息构造对象, 人数num将自加1void People:Sleeping()/ 睡眠age+;/ 睡眠使年龄加1height+;/ 睡眠使身高加1weight+;/ 睡眠使体重加1void People:Show() const/ 显示人的信息cout 第 num 个人: endl;/ 显示人的序号cout 年龄: age 岁 endl;/ 显示年龄cout 身高: height 厘米 endl;/ 显示身高cout 体重: weight 市斤 endl;/ 显示体重cout endl;/ 换行int main(void)/ 主函数main(void)People obj1(8, 120, 60);/ 定义对象obj1.Eatting();/ 进食obj1.Sporting();/ 运动obj1.Sleeping();/ 睡眠obj1.Show();/ 显示信息People obj2(18, 170, 108);/ 定义对象obj2.Eatting();/ 进食obj2.Sporting();/ 运动obj2.Sleeping();/ 睡眠obj2.Show();/ 显示信息People:ShowNum();/ 显示人数system(PAUSE); / 调用库函数system( )，输出系统提示信息return 0; / 返回值0,返回操作系统3编译及运行程序。1.6 测试与结论以实验内容第5题为例进行测试，测试时，屏幕显示如下：第1个人:年龄:9岁身高:122厘米体重:62市斤第2个人:年龄:19岁身高:172厘米体重:110市斤人数:2请按任意键继续. . .从上面的屏幕显示，可知本程序满足实验内容第5题的要求。实验2 继承与派生2.1 实验目的1熟练掌握类的继承，能够定义和使用类的继承关系。2掌握派生类的声明与实现方法。3掌握类构造函数的初始化列表与作用域分辨符的使用方法。4理解虚基类在解决二义性问题中的作用。2.2 实验工具与准备工作在开始实验前，应回顾或复习相关内容。需要一台主算机，其中安装有Visual C+ 6.0、Visual C+ 2005、Visual C+ 2005 Express、Dev-C+或MinGW Developer Studio等集成开发环境软件。2.3 实验内容1先阅读下列程序，写出执行结果。然后输入程序，调试程序，比较结果的正确性。/ 文件名: main.cpp#include / 预处理命令using namespace std;/ 使用标准命名空间stdclass Apublic:/ 公有函数:A() cout 构造A endl; / 构造函数A() cout 析构A endl; / 析构函数;class B: public Apublic:/ 公有函数:B() cout 构造B endl; / 构造函数B() cout 析构B endl; / 析构函数;class C: public Bpublic:/ 公有函数:C() cout 构造C endl; / 构造函数C() cout 析构C endl; / 析构函数;int main(void)/ 主函数main(void)C obj;/ 定义对象system(PAUSE); / 调用库函数system( )，输出系统提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系统2先阅读下列程序，写出执行结果。然后输入程序，调试程序，比较结果的正确性。/ 文件名: main.cpp#include / 预处理命令using namespace std;/ 使用标准命名空间stdclass Aprotected:/ 数据成员:int a;/ 数据成员public:/ 公有函数:A(int x): a(x) / 构造函数void Show() const cout a endl; / 显示a之值;class B protected:/ 数据成员:int b;/ 数据成员public:/ 公有函数:B(int x): b(x) / 构造函数void Show() const cout b endl; / 显示a与b之值;class C: public A, public B public:/ 公有函数:C(int x, int y): A(x), B(y) / 构造函数void Show() const/ 显示b之值 cout a , b endl; ;int main(void)/ 主函数main(void)C obj(5, 18);/ 定义对象obj.Show();/ 显示相关信息obj.A:Show();/ 显示相关信息obj.B:Show();/ 显示相关信息system(PAUSE); / 调用库函数system( )，输出系统提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系统3程序填空。下面程序主要测试类构造函数的初始化列表与作用域分辨符，请完成程序。/ 文件名: main.cpp#include / 预处理命令using namespace std;/ 使用标准命名空间stdclass Aprivate:/ 数据成员:int a;/ 数据成员public:/ 公有函数:A(int x): 1 / 构造函数void Show() const/ 显示a之值 cout a: a endl; ;class B: public A protected:/ 数据成员:int b;/ 数据成员public:/ 公有函数:B(int x, int y): 2 , b(y) / 构造函数void Show() const/ 显示相关信息 3 Show();/ 调用基类A的成员函数Show()cout b: b endl;/ 显示b之值;int main(void)/ 主函数main(void)B obj(5, 18);/ 定义对象obj.Show();/ 显示相关信息system(PAUSE); / 调用库函数system( )，输出系统提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系统4改正下面程序中的错误，使其能正常运行。/ 文件名: main.cpp/1#include / 预处理命令/2using namespace std;/ 使用标准命名空间std/3/4/ 基类Base/5class Base/6/7private:/8/ 数据成员:/9int m;/ 数据成员/10/11public:/12/ 公有函数:/13Base(int a): m(a) / 构造函数/14Base(const Base ©) : m(copy) / 复制构造函数/15void Show() const/ 显示m之值/16 cout m: m endl; /17;/18/19/ 派生灰Derived/20class Derived: private Base/21/22protected:/23/ 数据成员:/24int n;/ 数据成员/25/26public:/27/ 公有函数:/28Derived(int a, int b): b(a) n =b; / 构造函数/29void Show() const/ 显示相关信息/30/31Base:Show();/ 调用基类Base的成员函数Show()/32cout n: n endl;/ 显示n之值/33/34;/35/36int main(void)/ 主函数main(void)/37/38Derived obj(10, 18);/ 定义对象/39obj.Show();/ 显示相关信息/40/41system(PAUSE); / 调用库函数system( )，输出系统提示信息/42return 0; / 返回值0, 返回操作系统/43/445定义Person（人）类，由Person分别派生出Teacher（教师）类和Cadre（干部）类，再由Teacher（教师）类和Cadre（干部）类采用多重继承方式派生出新类TeacherCadre（教师兼干部）类，各类之间的继承关系如图1.1所示。图2.1 各类之间的继承关系要求：（1）在Person类中包含的数据成员有姓名(name）、年龄(age)、性别(sex)。在Teacher类还包含数据成员职称(title)，在Cadre类中还包含数据成员职务(post)，在TeacherCadre类中还包含数据成员工资(wages)。（2）在类体中定义成员函数。（3）每个类都有构造函数与显示信息函数(Show)。*6定义Staff（员工）类，由Staff分别派生出Saleman（销售员）类和Manager（经理）类，再由Saleman（销售员）类和Manager（经理）类采用多重继承方式派生出新类SaleManager（销售经理）类，各类之间的继承关系如图1.2所示。图2.2 各类之间的继承关系要求：（1）在Staff类中包含的数据成员有编号(num）、姓名(name)、出勤率(rateOfAttend)、基本工资(basicSal)和奖金(prize)。在Saleman类中还包含数据成员销售员提成比例(deductRate)和个人销售额(personAmount)，在Manager类中还包含数据成员经理提成比例(totalDeductRate)和总销售额(totalAmount)。在SaleManager类中不包含其它数据成员。（2）各类人员的实发工资公式如下：员工实发工资 = 基本工资 + 奖金 * 出勤率销售员实发工资 = 基本工资 + 奖金 * 出勤率 + 个人销售额 * 销售员提成比例经理实发工资 = 基本工资 + 奖金 * 出勤率 + 总销售额 * 经理提成比例销售经理实发工资 =基本工资 + 奖金 * 出勤率 + 个人销售额 * 销售员提成比例+ 总销售额 * 经理提成比例（3）每个类都有构造函数、输出基本信息函数(Output)和输出实发工资函数(OutputWage)。2.4 实验提示1在创建派生类的对象时，系统先执行基类的构造函数，再执行派生类的构造函数；当派生类对象消亡时，系统会自动调用派生类的析构函数做一些必要的清理工作，析构函数调用的顺序是先派生类的析构函数，然后是基类的析构函数。2在类构造函数的初始化列表中，不但可以有基类，例如C(int x, int y): A(x), B(y) 还可包含数据成员，例如A(int x): a(x) 如果基类与派生类有同名成员函数，可以通过作用域分辨符明确指定调用哪个类的成员函数，例如obj.A:Show();/ 调用基类A的成员函数Show()3知识点与第2题相同，读者应掌握构造函数的初始化列表与作用域分辨符的使用方法。参考答案为：1 a(x)2 A(x)3 A:4复制构造函数指构造函数以当前正在声明的类的对象作为参数，第15行就为复制构造函数的示例，在第15行的初始化列表中m(copy)，由于m为整型，copy为对象，不能由copy直接由copy构造m，应改为Base(const Base ©) m = copy.m; / 复制构造函数/15或Base(const Base ©): m(copy.m) / 复制构造函数/15第29行的初始化列表中m(a)的m为基类Base的私有数据成员，对派生类Derived是不可见的，此处只能用基类名Base，具体修如下：Derived(int a, int b): Base(a) m =b; / 构造函数/295为避免多义性，凡是几个类之间的继承关系如图1.1所示的菱形相似的关系，最好将位于菱形最上面的类声明为虑基类。6可仿照第5题编程实现，学生现实后还可灵活处理，比如在Staff（员工）类中增加静态累加器count，用count值产生员工编号，增加输入经理基本信息函数(Input)，在main函数中用一个简单菜单循环选择输入与输出各类人员的信息。2.5 实验步骤以实验内容第5题为例说明实验步骤。具体实现步骤如下：1建立工程exp3_5。2建立源程序文件main.cpp，具体内容如下：/ 文件名: main.cpp#include / 预处理命令using namespace std;/ 使用标准命名空间std/ 人(Person)类class Personprotected:/ 数据成员:char name18;/ 姓名int age;/ 年龄char sex3;/ 性别public:/ 公有函数:Person(char nm, int ag, char sx)/ 构造函数/ 由已知参数nm(姓名), ag(年龄)和sx(性别)构造对象strcpy(name, nm);/ 姓名age = ag;/ 年龄strcpy(sex, sx);/ 性别void Show() const/ 显示相关信息 cout 姓名: name endl;/ 显示姓名cout 年龄: age endl;/ 显示年龄cout 性别: sex endl;/ 显示性别;/ 教师类class Teacher: virtual public Person protected:/ 数据成员:char title18;/ 职称public:/ 公有函数:Teacher(char nm, int ag, char sx, char tl): Person(nm, ag, sx)/ 构造函数 strcpy(title, tl); / 复制职称void Show() const/ 显示相关信息 Person:Show();/ 调用基类Person的成员函数Show()cout 职称: title endl;/ 显示职称cout endl;/ 换行;/ 干部类class Cadre: virtual public Person protected:/ 数据成员:char post18;/ 职务public:/ 公有函数:Cadre(char nm, int ag, char sx, char pt): Person(nm, ag, sx)/ 构造函数 strcpy(post, pt); / 复制职务void Show() const/ 显示相关信息 Person:Show();/ 调用基类Person的成员函数Show()cout 职务: post endl;/ 显示职务cout endl;/ 换行;/ 教师兼干部类class TeacherCadre: public Teacher, public Cadreprotected:/ 数据成员:double wages;/ 工资public:/ 公有函数:TeacherCadre(char nm, int ag, char sx, char tl, char pt, double wg): Person(nm, ag, sx), Teacher(nm, ag, sx, tl), Cadre(nm, ag, sx, pt) wages = wg; / 复制工资void Show() const/ 显示相关信息 Person:Show();/ 调用基类Person的成员函数Show()cout 职称: title endl;/ 显示职称cout 职务: post endl;/ 显示职务cout 工资: wages 元 endl;/ 显示工资cout endl;/ 换行;int main(void)/ 主函数main(void)Teacher objTeacher(文冠杰, 48, 男, 教授);/ 定义对象Cadre objCadre(周杰, 56, 男, 院长);/ 定义对象TeacherCadre objTeacherCadre(李靖, 50, 女, 教授, 院长, 6890);/ 定义对象objTeacher.Show();/ 显示相关信息objCadre.Show();/ 显示相关信息objTeacherCadre.Show();/ 显示相关信息system(PAUSE); / 调用库函数system( )，输出系统提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系统3编译及运行程序。2.6 测试与结论以实验内容第5题为例进行测试，测试时，屏幕显示如下：姓名:文冠杰年龄:48性别:男职称:教授姓名:周杰年龄:56性别:男职务:院长姓名:李靖年龄:50性别:女职称:教授职务:院长工资:6890元请按任意键继续. . .从上面的屏幕显示，可知本程序满足实验内容第5题的要求。实验3 函数重载与运算符重载3.1 实验目的1学习函数和操作符重载的使用方法。2理解函数和运算符重载的作用和意义。3掌握类运算符和友元运算符重载的定义和使用。4掌握常用运算符的重载。3.2 实验工具与准备工作在开始实验前，应回顾或复习相关内容。需要一台主算机，其中安装有Visual C+ 6.0、Visual C+ 2005、Visual C+ 2005 Express、Dev-C+或MinGW Developer Studio等集成开发环境软件。3.3 实验内容1先阅读下列程序，写出执行结果。然后输入程序，调试程序，比较结果的正确性。/ 文件名: main.cpp#include / 预处理命令using namespace std;/ 使用标准命名空间std/ 数组类class Arrayprivate:/ 数据成员:int *elem;/ 数组元素存储空间int size;/ 数组元素个数public:/ 公有函数:Array(int a, int sz): elem(a), size(sz) / 构造函数int GetSize() return size; / 返回数组元素个数int &operator(int pos) return elempos - 1; / 重载下标运算符;int main(void)/ 主函数main(void)int a = 1, 2, 3, 4, 5;/ 定义数组aArray obj(a, 5);/ 定义数组对象obj1 = 8;/ 为数组元素赋值for (int i = 1; i = obj.GetSize(); i+)/ 依次输出数组各元素之值cout obji ;/ 输出第i个元素cout endl;/ 换行system(PAUSE); / 调用库函数system( )，输出系统提示信息return 0; / 返回值0, 返回操作系统2程序填空。下面程序主要实现描述复数的类Complex的加法运算符+重载，试完成程序。/ 文件名: main.cpp#include / 预处理命令using namespace std;/ 使用标准命名空间std/ 复数类class Complexprivate:/ 数据成员:double realPart;/ 实部double imagePart;/ 虚部public:/ 公有函数:Complex(double real = 0, double image = 0): realPart(real), imagePart(image) / 构造函数double GetRealPart() const return realPart; / 返回实部double GetImagePart() const return imagePart; / 返回虚部 1 operator+(const Complex &a) const/ 重载加法运算符+Complex b;/ 定义复数对象b.realPart = this-realPart + a.realPart;/ 和的实部b.imagePart = this-imagePart + a.imagePart;/ 和的虚部return 2 ;/ 返回和;int main(void)/ 主函数main(void)Complex a(1, 2), b(2, 6), c;/ 定义复数对象c = a + b;/ 复数加法运算cout a= a