面向对象程序设计(C)实验指导-薛曼玲

1、面向对象程序设计（c+）实验指导薛曼玲张淑英王双立编北华大学计算机科学技术学院2011年1月一实验基本平台11硬件12. 软件1二 教学目的和基本要求21. 教学目的22 基本耍求23. 上机实验前的准备工作34. 上机试验的步骤35. 实验成绩4实验一 c+基础5实验二 类和对象11实验三继承与派生21实验四多态性25实验五i/o流30实验六异常处理与模板33一实验基本平台1. 硬件pc系列微型计算机，奔腾以上兼容机，要求内存至少为64m 以上，一个硬盘驱动器和至少一个usb接口。彩色显示器，并配 键盘和鼠标。2. 软件系统平台：windows 2000/windows xp,并定时更新系统

2、。c+j2具：visual c+是 microsoft 公司的 visual studio 开发 工具箱中的一个c+程序开发包。visual studio提供了一整套开 发internet和windows应用程序的工具，包括visual c+, visual basic, visual foxpro, visual interdev, visual j+以及其他辅助工 具，如代码管理工具visual sourcesafe和联机帮助系统msdn。visual c+包中除包括c+编译器外，还包括所有的库、例子和为 创建windows应用程序所需要的文档。visual c+是目前使用得最多的c+编译

3、系统,现在常用的是visual c+ 6.0版本，虽然己有公司推出汉化版，但只是把菜单汉 化了，而不是真正的中文版visual c+,而且汉语的语法不很准 确，许多人都使用英文版。苴实，visual c+的不同版本的上机操 作方法是大同小异的，掌握了其中的一种，就会举一反三，能顺 利地使用其他版本。二教学目的和基本要求1. 教学目的巩固和加强课堂教学内容，提高学生实践技能，培养实事求 是的科学精神和科学作风，为学好后续课程和从事实际编程工作 奠定基础。通过上机实验，可以：(1) 加深对讲授内容的理解，尤其是一些语法规定，初学者的程 序岀错往往错在语法上。通过多次上机，就能自然地、熟练 地掌握。

4、通过上机來掌握语法规则则是行之有效的方法。(2) 熟悉所用的计算机系统的操作方法，也就是了解和熟悉c+ 程序开发的环境。使用者应该了解为了运行一个c+程序需 要哪些必要的外部条件，可以利用哪些系统的功能來帮助自 己开发程序。(3) 学会上机调试程序。也就是善于发现程序中的错误，并且能 很快地排除这些错误，使程序能正确运行。2. 基本要求(1) 能够掌握而向对象程序设计的基本思想和方法，掌握c+ 的语法、语义和语用，能够熟练运用c+解决一般问题，养 成良好的程序设计风格。(2) 学生实验前，做好预习，完成程序的设计和编写工作。(3) 学生实验后，认真填写实验报告，在报告中完成实验指导书 中所提示

5、的思考问题。(4) 学生实验过程中，应该独立思考，口觉解决实验过程中出现 的问题。3. 上机实验前的准备工作在上机实验前应事先做好准备工作，以提高上机实验的效率：(1) 了解所用的计算机系统的性能和使用方法；(2) 复习和掌握与木实验有关的教学内容；(3) 准备好上机所需的程序，初学者切忌不编程序或抄别人程序 去上机，应从一开始养成严谨的科学作风；(4) 对运行中可能出现的问题事先做出估计，对程序中自己有疑 问的地方，上机时给予注意；(5) 准备好调试和运行时所需的数据。4. 上机试验的步骤上机实验时应该一人一组，独立上机。对于上机中出现的问 题，应善于自己分析判断，努力独立处理，这是学习调试

6、程序的 良好机会。(1) 进入c+工作环境；(2) 输入自己所编好的程序；(3) 检查一遍已输入的程序是否有错；（4）进行编译和连接；（5）运行程序并分析运行结果是否合理和正确。在运行时要注意 当输入不同数据时所得到的结果是否止确。（6）输出程序清单和运行结果。5. 实验成绩实验成绩依据实验预习和表现、现场验收和实验报告给出成 绩档次（优、良、中、及格、不及格）。（1）实验预习和表现：学生课前必须预习，教师通过课堂提问等 方式检查预习效果。在实验中，教师可依据学生使用实验环 境的能力、观察和分析实验现象的能力、实验结果和数据的 正确性以及学生的课堂纪律、实验态度、保持实验室卫生等 方面的表现进

7、行综合考核。（根据预习和平时表现情况教师 分不同档次给出相应成绩。）（2）实验报告：学生实验后应按时完成实验报告。要求：内容充 实、项目填写正确完整、书面整洁等。（根据实验报告情况 教师分不同档次给出相应成绩。）（3）验收：通过验收了解学生对基本理论和基本操作掌握的程度 和实际水平（根据学生在规定时间完成的实验情况，教师分 不同档次给出相应成绩）。实验一 c+基础【实验目的】1. 了解visual c+的特点，熟悉visual c+的开发环境，学习用 visual c+编写标准的c+控制台程序；2. 理解引用的含义、引用和指针的区别，能够根据要求进行引用 的定义和初始化；3. 掌握函数重载的意

8、义和应用。【实验学时】2学吋【实验类型】验证型【实验内容】1. 重载函数add,功能分别是完成两个整数相加、两个浮点数相 加并将结果输出；2. 通过引用实现swap(x,y),函数的功能是交换x, y的值。【实验原理】1. 重载函数是在相同的作用域下，函数名相同的多个函数的函数 参数列表不同，函数参数列表不同表现为要么参数的个数不 同，要么参数的类型不同。重载函数实际上是实现功能上相似 而形式上略有区别的事物。2. 引用不是对新类型的定义，引用是已有变量的别名。引用不是值，不占用存储空间。引用的使用形式为：类型&別名变量=变量；引用是特殊的指针，只是引用比指针少占用了两个字节空间。在使

9、用引用传递函数参数的过程中，传递的函数是原来的变 量，不是在函数作用域内建立的变量的副本，因而利用引用可 实现函数的多值返回功能。【实验步骤】1. 熟悉visual c+实验环境，用appwizard建立一个控制台应用， 在终端上输出” hello”。首先创建一个项口 (project),项口将代表你的应用，存 放你应用的所有信息，包括源文件、资源文件、编译连接设置 等。创建项目的步骤为：启动 developer studio从主菜单中选择filelnew,将显示出new对话框 选择projects标签，并从列表中单击 win32 console application在“location”编

10、辑框中输入你的工作目录名称，如 c:studentyour_name (口建)在对话框的右上角的“project name”编辑框内键入项目的 名字，如”hello”，系统将自动为你的项口分配一个默认的 目录单击0k继续如果是vc 6.0,系统将显示一个询问项目类型的程序向导, 选择 uan empty project单击finish或ok结束配置，创建应用程序这时系统为你创建一个新的项目，并且在左边的工作区窗 口中将出现你项ii的名字。工作区窗口除原来的infoview标 签外乂增加了两个标签（如果是visual c+6.0,则没有 infoview 标签）：classview 和 file

11、viewo classview 从类的角 度显示项目中建立的各个类，双击某个类名将会在右边的文档 显示区显示类的定义文件并把文件的当前位置定位到所选的 类；fileview显示构成项口的各个文件，选择某一文件将会在 右边的文档显示区显示文件内容；infoview是vc5的帮助文 件目录，在这里可以选择所要获取帮助的标题，在右边将显示 帮助内容。编辑你的第一个c+源程序，用下面的方法在你创建的项 口中添加一个文件：在主菜单上选择filelnew 在new对话框中选择file标签，单击“c+ source file” 选中add to project复选框在右边的file name编辑框屮为文件指

12、定一个名字，如 hello,系统将自动为你加上后缀cpp。新的空白文件将自动打开，显示在文档显示区。在文件中 输入以下内容：/hello world example#include <iostream>using namespace std;int main() cout« hhello!n« endl ;return 0; /正常返刨2. 编写两个名字为add的函数，第一个add函数有2个形参， 数据类型为整型，功能为输出两个整型变量的和；第二个add 函数的形参个数也为2个，数据类型为浮点型，功能为输出两 个浮点型变量的和；编写主函数，分别定义两个整型变量和

13、浮 点型变量，调用子函数add分别输出2个整数相加的结果和2 个浮点数相加的结果；参考程序如下：#include <iostream>using namespace std;void add(int a,int b)cout«a«'+'«b«'=,«a+b«endl;void add(double a,double b)cout«a«,+,«b«,=f«a+b«endl;void main()int ia,ib;double da,db;c

14、out«n请输入两个整型数：h«endl;cin»ia»ib;add(ia,ib);cout«m请输入两个浮点数：m«encll;cin»da»db;add(da,db);3. 实验内容2利用引用的性质来传递两个同类型的数据，函数体 中形参的交换也就是实参的交换，并在函数体中借用一个中间 变量用于存储数据。在主函数中定义2个变量，输出这两个变 量的值，调用swap(x,y)子函数后再输出这两个变量，分别用 引用传参和值传参的形式观察结果的变化参考程序如下：#include <iostream>using

15、 namespace std; void swap(int &x,int &y) int t;t=x;x=y;y=t;void main()int a,b;cout«n请输入两个整型数：h«endl;cin»a»b;cout«n调用 swap 函数前：h«endl;cout«na=n«a«n b=n«b«endl;swap(a,b);cout«n调用 swap 函数后：n«endl; cout«na=n«a«n b=&q

16、uot;«b«endl;【思考问题】1. 在实验内容1的参考程序中，两个同名的函数add什么吋候 被执行？2. 在函数的参数传递中，值调用和引用调用有什么区别？【实验报告要求】1. 实现以上两个试验内容的程序的编码及调试；2. 回答思考问题1并且说明为什么？3. 本次实验的结论与体会。实验二类和对象【实验目的】1. 掌握类和对象的概念、类和对象的区别；2. 理解类的成员的访问控制的含义，公有和私有的区别；3. 构造函数和析构函数的使用、对象成员的使用；4. 掌握静态成员和类中其他成员的区别，止确使用静态成员；5. 理解友元的含义，正确地用友元函数访问类的成员；【实验学时】6

17、学吋【实验类型】验证型【实验内容】1. 设一个学生类stu,其中含有数据成员name>english和math, 分别表示学生的姓名、英语成绩与数学成绩，使用类的成员函 数output和total输出学生的基本信息和总成绩，并完成在main 函数中的相应调用。2. 商店销售某一商品，商店每天公布统一的折扣(discount),同 时允许销售人员在销售时灵活掌握售价(price),在此基础上, 对一次购10件以上者，还可以享受9.8折优惠。现已知当天3 个销货员销售情况为销货员号(num)销货件数(quantity) 销货单价(price)101 5102 1223.524.5610310

18、021.5请编程序，计算出当口此商品的总销售款sum以及每件商品的 平均售价。要求用静态数据成员和静态成员函数。3. 声明boat与car两个类，二者都有weight属性，定义二者的 一个友元函数totalweight(),计算二者的重量和。【实验原理】1. 类是c+语言的一种抽象和封装机制，它描述了一组具有相同 属性和行为特征(数据成员和成员函数)的对象；2. 构造函数是类的一个特殊成员函数，它的函数名与类名相同， 当创建一个新对象时，编译器会自动调用构造函数，析构函数 与构造函数的作用止好相反；3. 静态成员是在类还未生成对象z前就已经存在的数据或函数， 它描述了现实世界中的无规则的处于游

19、离状态的量，可代替全 局变量的用法。其特点是：类还未生成对象之前就可使用。是类的成员函数，是类对象的一部分。为类对象所共享。静态数据成员需要初始化，静态成员函数不自动传递this 指针，因而静态成员函数的参数中至少有一个类对象作参 数，一般使用引用。两者均沿用访问权限的使用规则。使用静态成员函数形式为：类名：静态成员函数（参数）；或对象名静态成员函数（参数）；4. 友元函数是在类中由关键字friend修饰的非成员函数。友元函 数可以访问类中的私有成员，其它成员也可访问。这样既保护 了类的封装性又实现了对类中数据的灵活访问。其特点是：友元函数不是类的成员函数。友元函数不口动传递this指针，因而

20、友元函数的参数中至 少有一个类对象作参数，一般使用引用。5. 详细原理请参考教材。【实验步骤】1. 定义一个学生类stu,其中含有数据成员name>english和math, 成员函数output和total分别输出学生的基本信息和总成绩， main主函数中定义两个学生类对象。参考程序如下：#include <iostream>using namespace std;class stupublic:stu（char n=nn,double e=0.0,double m=0.0）;void input();void outputq;void total();private:ch

21、ar name8;double english,math;；stu:stu(char nf,double e,double m)strcpy(name,n);english=e;math=m;void stu:input()cout«m请输入学生的姓名、英语成绩与数学成绩："vvendl;cin»name»english»math;void stu:output ()coutvv”学生的姓名、英语成绩与数学成m：n«name«n,'«english«'v'«niath&#

22、171;endl;void stu:total ()cout«h学生的总成绩是：nvenglish+mathvvendl;void main()stu sic张思宁”,95,80),s2;s2.input ();s 1 .output ();si.total ();s2.output();s2.total ();2. 提示:将折扣discount,总销售款sum和商品销售总件数n声 明为静态数据成员，再定义静态成员函数average (求平均售 价)和display (输出结果)。参考程序如下:#include <iostream>#include <iomanip

23、>#include <string>using namespace std;class cdispublic:cdis(int n,int q,double p)m_inum=n;m_i quantity=q;m_dprice=p;if(q>=10)ssum+=p *q* sdiscount;elsessum+=p *q;sn+=q;static double average()return ssum/sn;static double sum()return ssum;void disp() cout«setiosflags(ios: :left)«

24、setw( 12)«m_inum«setw( 12)«m_iq uantity«setw(l 2)«m_dprice«endl;private:int m_inum;int mquantity;double m_dprice;static double sdiscount;static double ssum;static int sn;；double cdis:sdiscount=0.98;double cdis:ssum=o;int cdis:sn=0;void main()cdissl(101,5,23.5),s2(102,12

25、,24.56),s3(103,100,21.5); coutvvendl vv”销货员号 销货件数销货单价"«endl;sl.dispo;s2.disp();s3.disp();cout«endl«n总销售款=n«cdis:sum()«endl;cout«endl«n平均售价="vvcdis:avenige()vvendl;3. 定义boat与car两个类，二者都有私有数据成员weight属性, 各有一个带默认形参的构造函数和一个成员函数用来输入 weight,定义二者的一个友元函数totalweight

26、(),计算二者的 重量和。#include <iostream>using namespace std;class car;class boatpublic:boat(double w=o):weight(w)void input_boat_weight()cout«n请输入轮船的重量：”；cin»weight;friend double totalweight(boat &b,car &c);private:double weight;class carpublic:car(double w=o):weight(w)void input_car

27、_weight()cout«m请输入轿车的重量：”； cin»weight;friend double totalweight(boat &b,car &c);private:double weight;；double totalweight(boat &b,car &c)return b.weight +c.weight;void main()boat bl;car c 1;bl .input_boat_weight();cl.input_car_weight ();cout«h重量和是:m«totalweight(b

28、1 ,c l)«endl;【思考问题】1. 友元函数可访问类中的静态成员函数吗？说明原因。2. 静态成员函数可访问友元函数吗？说明原因。【实验报告要求】1. 实现以上三个试验内容的程序的编码及调试；2. 回答思考问题并且说明为什么？3. 本次实验的结论与体会。实验三继承与派生【实验目的】1. 学习声明和使用类的继承关系，声明派生类。2. 理解继承的含义，掌握派生类的定义方法和实现。3. 掌握创建派生类对象时构造函数的执行顺序。【实验学时】4学时【实验类型】综合性【实验内容】1. 设计一个程序，演示创建派生类对象时构造函数和析构函数的 执行顺序。2. point类描述点这一概念，其中数

29、据成员x和y表示点的横坐 标和纵坐标。circle类描述圆这一概念，它是point的派生类, circle类中新增数据成员radius表示圆的半径。请用c+代码 描述这两个类，并用circle类的友元函数display。输出圆的圆 心的横、纵坐标和圆的半径，成员函数area ()输出圆的面 积并写出main()函数的实现。【实验原理】1. 类的继承，是指新类从已有类那里得到已有的特性。从已有类 产生新类的过程就是类的派生。在一个已有类的基础上添加额 外的数据后就派生了另一个类，前一个类称为基类，后一个类 称为派生类，派生类继承了基类的原有数据。派生类的构造函数书写形式为：派生类名“派生类名（参

30、数）：基类名（参数） 函数休派生类生成对象吋，系统先调用基类的构造函数，然后调 用派生类的构造函数。系统撤消派生类对象时，调用顺序正好 与此顺序相反。2. 类的继承方式有三种：公有继承、私有继承、保护继承。使用规则为：在公有继承方式下，基类的公有成员成为派生类的公有成 员；基类的私有成员成为派生类的不可访问成员；基类的 保护成员成为派生类的保护成员。在私有继承方式下，基类的公有成员和保护成员成为派生 类的私有成员；基类的私有成员成为派生类的不可访问成 员。3. 详细原理请参考教材。【实验步骤】1. 定义一个类base,含有一个构造函数，在此函数屮输出“基 类构造函数被调用”，一个析构函数，在此

31、函数中输出“基类 析构函数被调用”；定义一个类derived,公有继承类base,含 有一个构造函数，在此函数中输出“派生类构造函数被调用”, 一个析构函数，在此函数中输出“派生类析构函数被调用”。2. 分别定义一个基类point和一个派生类circle：定义一个类point,含有1个带默认形参的构造函数，功能 为给该类的两个私有数据成员横坐标和纵坐标初始化，4 个公有成员函数 void input_x()、void input_y()、double get_x()和double get_y()功能分别为输入和获取横、纵坐 标，含有2个私有数据成员横坐标x和纵坐标y；定义circle类,公有继

32、承类point,该类含有带默认形参的 构造函数，功能为初始化横、纵坐标和圆的半径，2个公 有成员函数void input_r()n void area(),功能为输入圆的 半径和输出圆的面积，1个友元函数friend void display(circle &c),功能为输出圆的圆心的横、纵坐标和 圆的半径；在主函数中定义派生类circle的对象，通过派生类对象调 用成员函数输入圆的圆心的横、纵坐标和半径，输出圆的 面积，用友元函数输出派®类对象的和关信息。【思考问题】结合实验过程，回答下列问题：1. 派生类怎样访问基类的私有成员？2. 基类的成员函数可以直接访问派生类的私有

33、成员吗？说明原 因。【实验报告要求】1. 实现以上两个试验内容的程序的编码及调试;2. 回答思考问题2并且说明为什么？3. 本次实验的结论与体会。实验四多态性【实验目的】1. 理解虚函数在类的继承层次中的作用。2. 掌握纯虚函数的概念，理解抽象类的现实价值。3. 掌握普通运算符重载函数、成员运算符重载函数和友元运算符 重载函数的区别。4. 学会单目和双目运算符重载的使用。【实验学时】4学时【实验类型】综合性【实验内容】1. 类shape用来计算各类形状的面积，纯虚函数area提供了计 算各类形状面积的接口；类circle描述圆这一形状，半径radius 和计算而积的虚函数area是其成员；类t

34、riangle描述三角形, 底width、高height和计算面积的虚函数area是其成员。请用 c+描述这三个类。2. 用运算符重载的两种方式分别重载运算符“ + ”、“<<”和“>>”，实现复数的相加、相减运算及输入和输出。【实验原理】1. 多态性是面向对象程序设计的基本特征之一。多态性就是同一符号或名字在不同情况下具有不同解释的现象；2. 多态性有两种表现形式：一种是不同的对象在收到相同的消息 时，产生不同的动作，这主要通过虚函数来实现；另一种是同 一对象收到和同的消息却产生不同的函数调用，这主要通过函 数重载来实现。3. 虚函数是在基类中冠以关键字virtual

35、的成员函数。它提供了一 种接口。虚函数可以在一个或多个派生类中被重定义。在派生 类重定义虚函数时必须有相同的函数原型，包括返回类型，函 数名、参数个数、参数类型的顺序必须相同。虚函数必须是类 的成员函数，不能为全局函数，也不能为静态函数。析构函数 可以是虚函数，但构造函数不能为虚函数。通过虚函数可以模 拟现实中使用某一种方式完成多种任务。在不考虑继承的情况下，虚函数和普通函数用法相同。使 用虚函数的时候，必须自基类将函数声明为虚函数,在派生类 中可以重载虚函数。但是在派生类不能改变虚函数的返回值， 否则将出现编译错误。纯虚函数就是函数体为空的虚函数，其立义格式为： virtual类型函数名（参

36、数列表）二0;含有纯虚函数的类称为抽象类。纯虚函数的实现部分可在 派生类中写出，因而纯虚函数为用户提供一个公有的接口。一 般通过指针或引用来实现对虚函数的调用。4使用运算符重载可以完成对象间的数据运算，实现方式町以是 普通运算符重载函数、成员运算符重载函数和友元运算符重载 函数。一般地，类中的成员函数实现单目运算符的重载，类外 普通函数和友元函数实现双目运算符的重载。使用运算符重载，注意事项有4个： 一般来说，不改变运算符原有含义，只让它能够对新的数 据类型进行计算。例如，重载“+”运算符后，它的功能还 是进行加法运算。重载运算符时，不能改变运算符原有的优先级别，也不能 改变运算符需要的操作数

37、的数目。有些运算符不能进行重载。如”类成员运算符、“*” 类指向运算符、“：”类作用域分解运算符和“？：” 条件运算运算符。不能人为定义新的运算符，只能使用系统提供的原有运算 符。运算符重载定义格式：函数返回类型operator运算符（参数）函数体这里的函数参数多为类类型的引用。5. 在同一作用域中允许多个函数使用同一函数名的方式称为重 载。6. 详细原理请参考教材。【实验步骤】1. 定义一个抽象类，2个派生类：定义抽象类shape,声明纯虚函数double area(),提供计算 各类形状面积的接口。定义圆类circle,公有继承抽象类shape,声明私有数据成 员圆的半径，构造函数初始化私

38、有数据成员，公有成员函 数area()返回圆的的面积。定义三角形类triangle,声明似有数据成员底width和高 height,构造函数初始化底和高，公有成员函数area()返冋 三角形的面积。主函数声明指向基类的指针，声明圆类和三角形类的对象, 用基类的指针分别指向两个派生类对象，输出圆和三角形 面积。2. 定义复数类，运算符“+”和重载为成员函数形式，运算 符“vv”和“>>”重载为友元函数形式，实现复数的相加、 相减运算及输入和输出。参照教材例8-3定义复数类。重载运算符“+”和为成员函数，返回复数的相加和 和减运算的结果。重载运算符“vv”和“>>”为友元函

39、数，实现复数的输入 和输出。【思考问题】结合实验过程，回答下列问题：1. 什么是c+的多态性？它是如何实现的？2. 编写试验内容2的程序能否用于一个整数与一个复数的算术 运算？如4+ (5-21)【实验报告要求】1. 实现以上两个试验内容的程序的编码及调试；2. 回答思考问题2并且说明为什么？3. 本次实验的结论与体会。实验五i/o流【实验目的】1. 掌握ofstream和ifstream类成员函数的使用。2. 学会文件操作的顺序，止确完成文件的打开、读写。【实验学时】2学时【实验类型】综合性【实验内容】1. 建立两个磁盘文件fl.dat和f2.dat,编程序实现以下工作：（1）从磁盘输入20

40、个整数，分别存放在两个磁盘文件中（每个 文件中放10个整数）；（2）从fl.dat读入10个数，然后存放到f2.dat文件原有数据的后 面；（3）从f2.dat +读入20个整数，将它们按从小到大的顺序存放 到f2.dat （不保留原来的数据）。【实验原理】1. 在c+语言中，没有专门的输入/输出（i/o）语句，信息的输 入/输出是通过一类特殊的对象来完成的，就是输入流对象和 输出流对象；2. 每一个c+编译器都带有一个面向对象的输入/输出软件包，就是i/o流类库。其中，流是i/o流类的中心概念。3. c+把每一个文件都看成是一个有序的字节流，每个文件都以 文件结束标志结束。如果要操作某个文件，程序必须首先打开 该文件。当一个文件被打开后，该文件就和一个流关联起来， 这里的流实际上就是一个字节序列，是打开文件后操作系统为 该文件建立的一个缓冲区。4. 一个程序在执行时都会自动打开3个文件以及与这3个文件相 关联的流标准输入流、标准输出流和标准错误流。5. 在c+语言中，最常用的输入输出运算符是“>