《C++程序设计》实验指导书(1).doc

C+程序设计实验指导书东北大学软件学院2013年9月17实验要求C+程序设计课程实验的目的是为了使学生在课堂学习的同时，通过一系列的实验，使学生加深了解和更好地掌握C+程序设计课程教学大纲要求的内容。在C+程序设计的课程实验过程中，要求学生做到：（1）预习实验指导书有关部分，认真做好实验内容的准备，就实验可能出现的情况提前作出思考和分析。（2）仔细观察程序调试过程中出现的各种问题，记录主要问题，作出必要说明和分析。（3）认真书写实验报告。（4）遵守机房纪律，服从辅导教师指挥，爱护实验设备。（5）实验课程不迟到。如有事不能出席，所缺实验一般不补。（6）本实验采用的开发环境为Microsoft Visual C+ 6.0，同学在做实验之前要求熟悉该集成开发环境。实验的验收将分为两个部分。第一部分是上机操作，包括检查程序运行和即时提问。第二部分是提交书面的实验报告。实验1 C+程序设计基础（4学时）1.实验目的1) 学习编写简单的C+程序，并掌握C+程序的基本格式与规范。2) 理解C程序结构的特点。3) 掌握函数的定义和调用方法。4) 练习重载函数的使用。5) 掌握指针的使用方法。6) 练习通过动态内存分配实现动态数组，并体会指针在其中的作用。7) 熟悉流类库中常用的类及其成员函数的用法。8) 学习标准输人输出及格式控制。9) 学习对文件的应用方法（二进制文件、文本文件）。10) 学习使用VC +的debug调试功能，使用step into追踪到函数内部。2.实验类型验证型和设计型。3.实验基本要求1) 输人并运行所给的参考程序1，并将程序中的注释部分也输人计算机，体会和理解程序的基本格式规范。2) 编写重载函数Maxl可分别求取两个整数，三个整数，两个双精度数，三个双精度数的最大值。3) 编写并测试3X3矩阵转置函数，使用数组保存3X3矩阵。4) 使用动态内存分配生成动态数组来重新完成上题，使用指针实现函数的功能。5) 编写程序，用二进制方式读写指定的文件a.bin，在每一行前加行号，写入另一个二进制文件b.bin中，从b.bin中读取数据输出到屏幕。4.实验基本步骤1) 建立一个控制台应用程序项目baseforml，向其中添加一个源程序文件sum.cpp。按照所给的程序代码输人到计算机中，检查和调试程序，在确认没有发现错误之后，选择Build-Build sum.exe编译源程序，再选择Build-Execute sum.exe运行程序，并观察输出结果。若有问题，则需要重新检查程序。 说明：在C+程序中如果使用了系统提供的一些功能（如cin和cout），就必须在程序的首部首先声明相关的包含这些功能的头文件（如iostream.h)，否则，系统无法找到实现这些功能的代码。/参考程序1 /sum. cpp include int add(int a，int b)； int main() int x,y,sum; coutx； ciny； sumadd（x，y）； coutThe sum is：sum”运算符使得像cin等输入流对象能够写CPoint类对象，再重载“”操作符的原型为：istream& operator(istream&, CPoint&);重载的“(ostream&, CPoint);思考一下，重载的“”操作符和“”操作符能否作为CPoint类的成员函数来实现。5.实验思考题1) 类和结构体的区别是什么？2) 类的成员函数与普通的函数有何区别？3) 构造函数和析构函数的作用是什么？4) 类的访问控制权限有何意义？5) 什么是封装？类是如何进行封装的？6）类的静态成员函数和普通成员函数有什么不同？7）根据自己的理解叙述运算符重载的作用？实验3 继承与多态（4学时）1.实验目的1) 学习定义和使用类的继承关系，定义派生类。2) 熟悉不同继承方式下对基类成员的访问控制。3) 学习使用虚函数实现动态多态性。4) 学习利用虚基类解决二义性问题。2.实验类型设计型。3.实验基本要求1) 使用实验2中的CPoint类，定义 “空间中点”类如下：class CThreePoint:public CPointprivate:int z;public:CThreePoint();CThreePoint(int, int, int);int GetZ();void SetZ(int pz);virtual void ShowPoint();请完成该类中各成员函数的定义。并利用VC调试工具观察含有继承关系类的构造函数和析构函数的执行情况。分析为什么要把ShowPoint()函数设置为虚函数？有什么作用？请在main()函数中做测试。2) 下面是一个“Shape”基类的定义：enum ColorTypeWhite, Black, Red, Green, Blue, Yellow, Magenta, Cyan;/为图形形状定义Shape基类class Shapeprotected:ColorType color;public:Shape(ColorType c);virtual void draw();使用Shape类和CPoint类设计一个可在屏幕上作图的简单实例，要求是不必真正在屏幕上实现作图，只是有一个示意即可。例如：画一个矩形，不必真正画出矩形，只需输出一句话：“This is a rectangle！”即可。要求可画线段、矩形和圆形。要用到继承，虚函数，多态，数据的封装，构造函数的实现等等各种面向对象程序设计的特性。3) 定义一个车(vehicle)基类，具有MaxSpeed、Weight等成员变量，Run、Stop等成员函数，由此派生出自行车(bicycle)类、汽车(motorcar)类。自行车(bicycle)类有高度(Height)等属性，汽车(motorcar)类有座位数(SeatNum)等属性。从bicycle和motorcar派生出摩托车(motorcycle)类，它们都有Run、Stop等成员函数。观察虚函数的作用。在继承过程中，注意把vehicle设置为虚基类。如果不把vehicle设置为虚基类，会有什么问题？编程试试看。4.实验基本步骤1) 编程时重点分析CThreePoint类的构造函数如何编写，并通过调试运行查看在继承关系中构造函数的执行顺序。2) 可以使用CPoint类，指明屏幕上特定点的位置，其他的各个类都可以使用它。再使用基类Shape类，然后在Shpae类的基础上派生出各种类，如直线类Cline（可简单修改一下实验2中的Cline类），矩形类CRectangle，圆类CCircle。注意要把每个类的特征用最简单的方式表示出来。3) 编写程序定义一个车(vehicle)基类，有Run、Stop等成员函数，由此派生出自行车(bicycle)，汽车(motorcar)，从bicycle和motorcar派生出摩托车(motorcycle)，它们都有Run、Stop等成员函数。在main ( )函数中定义vehicle，bicycle，motorcar，motorcycle的对象，调用其Run()、Stop()函数，观察其执行情况。再分别用vehicle类型的指针来调用这几个对象的成员函数，看看能否成功；把Run、Stop定义为虚函数，再试试看。5.实验思考题1) C+中有哪几种派生方式？每种方式的派生类对基类成员的继承和访问控制属性是什么样的？2) 派生类对象和基类对象是什么样的关系？派生类对象的构造函数和析构函数的执行顺序是怎样的？3) 什么是多态？在C+语言中，是如何实现多态的？4) 虚析构函数的作用是什么？如何发挥作用？5) 引入虚基类后，基类和派生类的构造函数和析构函数的执行顺序要如何变化？实验4 模板与STL（4学时）1.实验目的1) 理解什么是通用编程技术。2) 加强对模板相关概念的理解，熟悉模板编程的语法。3) 学习编写简单的函数模板和类模板。4) 理解STL中容器、算法、迭代器的等概念，明确它们之间的关系。5) 掌握STL中Vector容器的使用方法。6) 练习使用STL进行编程，加强是通用编程技术的理解。2.实验类型设计型3.实验基本要求1) 编写一个函数模板，要求它返回两个值中的最小者。但同时要确保正确处理字符串。2) 以下是一个整数栈类的定义：const int SIZE = 100;class Stackpublic: Stack(); Stack(); void Push(int n);int Pop();private:int stackSIZE;int tos;编写一个栈的类模板（包括其成员函数定义），以便为任何类型的对象提供栈结构数据操作。并在应用程序中创建整数栈、字符栈和浮点数栈，提供一些数据进行进栈、退栈和打印操作的测试。3) 编写一程序，让用户自由地从键盘上输入整数，直到输入数字0时结束。把用户输入的数据保存在模板类Vector定义的对象中，并对用户输入的所有数进行排序输出。在向显示器进行输出时，要求用一下3种方式实现：a) 仅使用Vector的相关成员函数，不使用迭代器进行输出；b) 使用迭代器自己编程输出；c) 使用STL提供的通用算法for_each进行输出。4) 以下是一个List类模板的定义：template class Listpublic: List(); /构造函数 void Add(T&); /在Link表头添加新结点 void Remove(T&); /在Link中删除含有特定值的元素 T* Find(T&); /查找含有特定值的结点 void PrintList(); / 打印输出整个链表 List();protected: struct Node Node* pNext; T* pT; ; Node *pFirst; /链首结点指针;完成对上述List类模板含有的各成员函数的定义。然后定义一个简单的Student类，并利用编写的List类模板对一个班级的学生进行动态管理。（根据自己的能力选做）。4.实验基本步骤1) 函数模板的原型可定义为：template T min(T&, T&),为了同时要确保正确处理字符串，而字符串不能用“”来比较，所以还需要特别定义函数：char* min(char* a, char* b)。另外，要在main函数中对自己编写的模板进行测试。2) 根据整数栈的定义，可抽象出的栈类模板为：templateclass Stackpublic: Stack(); Stack()； void Push(T& n); T Pop();private: static const int SIZE; T* stack; int tos;这里需要将该模板中的各成员函数进行定义即可。tos是栈顶位置，Push()为压栈操作，Pop()为弹栈操作，要在这两个操作中分别考虑栈的长度和栈是否为空。最后，要在main函数中对编写的栈类模板进行测试。3) 实现该题目时，首先定义模板类Vector的一个对象，利用该对象进行对用户输入数据的操作。在进行数据输出时，第一种方式考虑采用类似于数组的随机访问方法，第二种方式利用Vector的迭代器进行输出，第二种方式则利用STL通用算法for_