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文档简介
本文格式为Word版,下载可任意编辑——运算符重载实验报告实
验
报
告
课程名称
程序设计语言C/C++
试验工程
运算符重载
一、试验目的
1、理解重载运算符的意义;
2、把握成员函数、友元函数重载运算符的定义及使用方法;
3、把握动态联编、虚函数、纯虚函数和抽象类的概念;4、把握虚函数、纯虚函数和抽象类的定义及使用方法。
二、试验内容
1.上机分析下面程序,把握运算符重载的方法。
要求:
(1)给出试验结果;(2)把握重载"+、-、、='运算符重载的方法。
#includeiostreamusingnamespacestd;
classCOMPLEX
{
public:
COMPLEX(doubler=0,doublei=0);
//构造函数
COMPLEX(constCOMPLEXother);
//拷贝构造函数
voidprint();
//打印复数
COMPLEXoperator+(constCOMPLEXother);
//重载加法运算符(二元)
COMPLEXoperator-(constCOMPLEXother);
//重载减法运算符(二元)
COMPLEXoperator-();
//重载求负运算符(一元)
COMPLEXoperator=(constCOMPLEXother);
//重载赋值运算符(二元)
protected:
doublereal,image;
//复数的实部与虚部
};
COMPLEX::COMPLEX(doubler,doublei){
real=r;
image=i;}
COMPLEX::COMPLEX(constCOMPLEXother)
{
real=other.real;
image=other.image;}
voidCOMPLEX::print(){
coutreal;
if(image0)
cout+imagei;
elseif(image0)
coutimagei;
coutendl;}
COMPLEX
COMPLEX::operator+(constCOMPLEXother){
COMPLEXtemp;
temp.real=real+other.real;
//real=real+other.real;
temp.image=image+other.image;
//image=image+other.image;
returntemp;
//*this;}
COMPLEXCOMPLEX::operator-(constCOMPLEXother){
COMPLEXtemp;
temp.real=real-other.real;
temp.image=image-other.image;
returntemp;
}
COMPLEXCOMPLEX::operator-(){
COMPLEXtemp;
temp.real=-real;
temp.image=-image;
returntemp;}
COMPLEXCOMPLEX::operator=(constCOMPLEXother){
real=other.real;
image=other.image;
return*this;
//返回对象值}
intmain()
{
COMPLEXc1(1,2);
//定义一个值为1+2i的复数c1
COMPLEXc2(2);
//定义一个值为2的复数c2
COMPLEXc3(c1);
//用COMPLEX(constCOMPLEXother)创立一个值同c1的新复数
c3.print();
//打印c3原来的值
c1=c1+c2+c3;
//将c1加上c2再加上c3赋值给c1
c2=-c3;
//c2等于c3求负
c3=c2-c1;
//c3等于c2减去c1
c3.print();
//再打印运算后c3的值
coutsizeof(c1)endl;
return0;
}2.上机分析下面程序,给出输出结果。
要求:
(1)给出试验结果;
(2)把握友元运算符重载的基本方法:通过重载cout语句,可使用cout输出对象的数据成员值的方法。
#includeiostream.hclassT{
intx,y;
public:
T(inta,intb)
{x=a;y=b;}
friendostreamoperator(ostreamos,Ta);};
ostreamoperator(ostreamos,Ta){osx=a.x
y=a.y;
returnos;}
voidmain(){
Ta(1,2);
coutaendl;}
3、上机分析下面程序,把握抽象类、纯虚函数以及动态绑定的定义和使用。
要求:
(1)给出试验结果;
(2)把握抽象类、纯虚函数以及动态绑定的方法。
//shape.h文件定义抽象基类Shape
#ifndefSHAPE_H#defineSHAPE_HclassShape{
public:
virtualdoubleArea()const
{
return0.0;
}
//纯虚函数,在派生类中重载
virtualvoidPrintShapeName()const=0;
virtualvoidPrint()const=0;};#endif
//point.h文件定义类Point#ifndefPOINT_H#definePOINT_H#includeiostreamusingnamespacestd;classPoint:publicShape{
intx,y;
//点的x和y坐标
public:
Point(int=0,int=0);
//构造函数
voidSetPoint(inta,intb);
//设置坐标
intGetX()const//取x坐标
{
returnx;
}
intGetY()const//取y坐标
{
returny;
}
virtualvoidPrintShapeName()const
{
coutPoint:;
}
virtualvoidPrint()const;//输出点的坐标};#endif
//Point.cpp文件
Point类的成员函数定义
#includeiostreamusingnamespacestd;
Point::Point(inta,intb):x(a),y(b)
{}voidPoint::SetPoint(inta,intb)
{
x=a;
y=b;}
voidPoint::Print()const
{
cout"["x,y"]";}
//circle.h定义类Circle
#ifndefCIRCLE_H
#defineCIRCLE_H
#includeiostreamusingnamespacestd;
classCircle:publicPoint
{
doubleradius;
public:
Circle(intx=0,inty=0,doubler=0.0);
voidSetRadius(doubler);
//设置半径
doubleGetRadius()const;
//取半径
virtualdoubleArea()const;
//计算面积a
virtualvoidPrint()const;
//输出圆心坐标和半径
virtualvoidPrintShapeName()const
{
coutCircle:;
}
};
#endif
//circle.cpp文件
circle类的成员函数定义
Circle::Circle(inta,intb,doubler):Point(a,b),radius(r)
{}
voidCircle::SetRadius(doubler)
{
radius=(r=0?r:0);
}
doubleCircle::GetRadius()const
{
returnradius;
}
doubleCircle::Area()const
{
return3.14159*radius*radius;}
voidCircle::Print()const
{
coutCenter=;
Point::Print();
cout;Radius=radiusendl;
}
//main.cpp文件演示图形类
#includeiostream
usingnamespacestd;
voidvirtualViaPointer(constShape*);
voidvirtualViaReference(constShape);
intmain()
{
Pointpoint(30,50);
//创立point、circle对象
Circlecircle(120,80,10.0);
point.PrintShapeName();
//输出point、circle、rectangle对象信息
point.Print();
coutendl;
circle.PrintShapeName();
circle.Print();
Shape*arrayOfShapes[2];
//定义基类对象指针
arrayOfShapes[0]=point;
arrayOfShapes[1]=circle;
coutVirtualfunctioncallsmadeoffbase-classpointers\n;
//通过基类对象指针访问派生类对象
for(inti=0;i2;i++)
{
virtualViaPointer(arrayOfShapes[i]);
}
coutVirtualfunctioncallsmadeoffbase-classreferences\n;
for(intj=0;j2;j++)
{
virtualViaReference(*arrayOfShapes[j]);
}
return0;}voidvirtualViaPointer(constShape*baseClassPtr)
//通过基类对象指针访问虚函数实现动态绑定
{
baseClassPtr-PrintShapeName();
baseClassPtr-Print();
coutArea=baseClassPtr-Area()endl;
}//通过基类对象引用访问虚函数实现动态绑定
voidvirtualViaReference(constShapebaseClassRef){
baseClassRef.PrintShapeName();
baseClassRef.Print();
coutArea=baseClassRef.Area()endl;}4、上机完成下面试验。
声明一个Shape(外形)基类,它有两个派生类:Circle(圆)和Square(正方形),要求利用多态性的概念,分别以虚函数的形式完成对圆和正方形的周长及面积的计算。
要求:Shape类的数据成员包括中心点的坐标,Circle类和Square类初始值分别给出:
圆的圆心和半径;正方形的中心和一个顶点。
(参考)
实数矩阵类//头文件MatrixException.h
#includestdexcept
#includestring
usingnamespacestd;
classMatrixException:publiclogic_error
{
public:
MatrixException(conststrings):logic_error(s)
{}
};
classSingular:publicMatrixException
{
public:
Singular(conststrings):MatrixException(Singular:+s)
{}
};classInvalidIndex:publicMatrixException
{
public:
InvalidIndex(conststrings):MatrixException(Invalidindex:+s)
{}
};
classIncompatibleDimension:publicMatrixException
{
public:
IncompatibleDimension(conststrings):MatrixException(IncompatibleDimensions:+s)
{}};
//头文件Matrix.h//#includeMatrixException.h
classMatrix
{
private:
double*elems;
//存放矩阵中各元素,按行存放
introw,col;
//矩阵的行与列
protected:
doublerowTimesCol(inti,constMatrixb,intj)const;
//矩阵的第i行矩阵b的第j列相乘
public:
Matrix(intr,intc);
Matrix(double*m,intr,intc);
Matrix(constMatrixm);
~Matrix();
//重载运算符=,实现矩阵赋值,若进行运算的矩阵维数不同,抛出IncompatibleDimension异常
Matrixoperator=(constMatrixb)throw(IncompatibleDimension);
//重载运算符(),用来返回某一个矩阵元素值,若所取矩阵下标非法,抛出InvalidIndex异常
doubleoperator()(inti,intj)throw(InvalidIndex);
constdoubleoperator()(inti,intj)constthrow(InvalidIndex);
//给矩阵元素赋值,若所设置矩阵元素下标非法,抛出InvalidIndex异常
voidSetElem(inti,intj,doubleval)throw(InvalidIndex);
//重载运算符*,实现矩阵相乘,若前一个矩阵的列数不等于后一个矩阵的行数,抛出IncompatibleDimension异常
Matrixoperator*(constMatrixb)constthrow(IncompatibleDimension);
//重载运算符+,实现矩阵相加,若进行运算的矩阵维数不同,抛出IncompatibleDimension异常
Matrixoperator+(constMatrixb)constthrow(IncompatibleDimension);
//重载运算符-,实现矩阵相减//若进行运算的矩阵维数不同,抛出IncompatibleDimension异常
Matrixoperator-(constMatrixb)constthrow(IncompatibleDimension);
voidPrint()const;
//按行显示输出矩阵中各元素
};
//成员函数的定义文件Matrix.cpp
#includeiostream
#includestrstream
#includestring
//#includeMatrix.h
usingnamespacestd;
stringint2String(inti)
//将整型数转换为String类型
{
charbuf[64];
ostrstreammystr(buf,64);
mystri"\0";
returnstring(buf);
}
Matrix::Matrix(intr,intc)
{
if(r0c0)
{
row=r;
col=c;
elems=newdouble[r*c];//为矩阵动态分派存储
}
else
{
elems=NULL;
row=col=0;
}
}Matrix::Matrix(double*m,intr,intc)
{
if(r0c0)
{
row=r;
col=c;
elems=newdouble[r*c];
}
else
{
elems=NULL;
row=col=0;
}
if(elems!=NULL)
{
for(inti=0;ir*c;i++)
{
elems[i]=m[i];
}
}
}
Matrix::Matrix(constMatrixm):row(m.row),col(m.col){
if(NULL==m.elems)
{
elems=NULL;
}
else
{
inttotal=row*col;
elems=newdouble[total];
for(inti=0;itotal;++i)
{
elems[i]=m.elems[i];
}
}
}
Matrix::~Matrix()
{
delete[]elems;//释放矩阵所占的存储
}MatrixMatrix::operator=(constMatrixb)
throw(IncompatibleDimension)
{
if(this==b)
{
return*this;
}
if(col!=b.col||row!=b.row
)
{
throw(IncompatibleDimension(Matrix+int2String(row)
+x+int2String(col)+equailsmatrix
+int2String(b.row)+x+int2String(b.col)+.));
}
row=b.row;
col=b.col;
delete[]elems;
if(NULL==b.elems)
{
elems=NULL;
}
else
{
inttotal=row*col;
elems=newdouble[total];
for(inti=0;itotal;++i)
{
elems[i]=b.elems[i];
}
}
return*this;
}//重载运算符()可以由给出的矩阵行列得到相应的矩阵元素值。之所以重载()而不是[],是由于避免数组elems所造成的二义性
doubleMatrix::operator()(intr,intc)throw(InvalidIndex)
{
if(r0||r=row||c0||c=col)
{
throw(InvalidIndex(string(GetElement()
+int2String(r)+,+int2String(c)+)
+from(
+int2String(row)+x
+int2String(col)+)+matrix.));
}
returnelems[r*col+c];
}
constdoubleMatrix::operator()(intr,intc)constthrow(InvalidIndex)
{
if(r0||r=row||c0||c=col)
{
throw(InvalidIndex(string(GetElement()
+int2String(r)+,+int2String(c)+)
+from(
+int2String(row)+x
+int2String(col)+)+matrix.));
}
returnelems[r*col+c];
}
voidMatrix::SetElem(intr,intc,doubleval)throw(InvalidIndex)
{
if(r0||r=row||c0||c=col)
{
throw(InvalidIndex(string(SetElement()
+int2String(r)+,+int2String(c)+)
+for(
+int2String(row)+x
+int2String(col)+)+matrix.));
}
elems[r*col+c]=val;
}
MatrixMatrix::operator*(constMatrixb)constthrow(IncompatibleDimension)
{
if(col!=b.row)
//incompatibledimensions
{
throw(IncompatibleDimension(Matrix+int2String(row)
+x+int2String(col)+timesmatrix
+int2String(b.row)+x+int2String(b.col)+.));
}
Matrixans(row,b.col);
for(intr=0;rrow;r++)
{
for(intc=0;cb.col;c++)
{
ans.SetElem(r,c,rowTimesCol(r,b,c));
}
}
returnans;}
MatrixMatrix::operator+(constMatrixb)constthrow(IncompatibleDimension)
{
if(col!=b.col||row!=b.row
)
{
throw(IncompatibleDimension(Matrix+int2String(row)
+x+int2String(col)+addsmatrix
+int2String(b.row)+x+int2String(b.col)+.));
}
Matrixans(row,col);
for(intr=0;rrow;r++)
{
for(intc=0;ccol;c++)
{
ans.SetElem(r,c,elems[r*col+c]+b.elems[r*col+c]);
}
}
returnans;
}
MatrixMatrix::operator-(constMatrixb)constthrow(IncompatibleDimension)
{
if(col!=b.col||row!=b.row
)
{
throw(IncompatibleDimension(Matrix+int2String(row)
+x+int2String(col)+minusmatrix
+int2String(b.row)+x+int2String(b.col)+.));
}
Matrixans(row,col);
for(intr=0;rrow;r++)
{
for(intc=0;ccol;c++)
{
ans.SetElem(r,c,elems[r*col+c]-b.elems[r*col+c]);
}
}
returnans;}
voidMatrix::Print()const
{
for(inti=0;irow;i++)
{
for(intj=0;jcol-1;j++)
{
coutelems[i*col+j]\t;
}
coutelems[i*col+col-1];
coutendl;
}
coutendl;
}
doubleMatrix::rowTimesCol(inti,constMatrixb,intj)const
{
doublesum=0.0;
for(intk=0;kcol;k++)
{
sum+=elems[i*col+k]*b.elems[k*b.col+j];
}
returnsum;}
//测试文件MatrixMain.cpp
#includeiostream
//#includeMatrix.h
usingnamespacestd;
intmain()
{
try
{
//创立矩阵对象
doublea[20]={1.0,3.0,-2.0,0.0,4.0,-2.0,-1.0,5.0,-7.0,2.0,0.0,8.0,4.0,1.0,-5.0,3.0,-3.0,2.0,-4.0,1.0};
doubleb[15]={4.0,5.0,-1.0,2.0,-2.0,6.0,7.0,8.0,1.0,0.0,3.0,-5.0,9.0,8.0,-6.0};
Matrixx1(a,4,5);
coutthematrixofx1is:endl;
x1.Print();
Matrixy1(b,5,3);
coutthematrixofy1is:endl;
y1.Print();
Matrixz1=x1*y1;
//两个矩阵相乘
coutthematrixofz1=x1*y1is:endl;
z1.Print();
Matrixx2(2,2);
x2.SetElem(0,0,1.0);//为矩阵对象添加元素
x2.SetElem(0,1,2.0);
x2.SetElem(1,0,3.0);
x2.SetElem(1,1,4.0);
coutthematrixofx2is:endl;
x2.Print();
coutx1*x2is:endl;
x1*x2;
//两个维数不匹配矩阵相乘,产生异常
coutx1-x2is:endl;
x1-x2;
//两个维数不匹配矩阵相减,产生异常
coutSetanewelementforx1:endl;
x1.SetElem(7,8,30);
//设置矩阵元素超界,产生异常
coutGetaelementfromx1:endl;
x1(4,5);
//取不存在的矩阵元素,产生异常
}
catch(MatrixExceptione)
{
coute.what()endl;//获取异常信息
}
return0;
}三、试验步骤及结果分析
1.程序的类结构图为:
COMPLEX
#real:double#image:double+COMPLEX(doubler=0,doublei=0)+COMPLEX(constCOMPLEXother)+print():void
+operator+(constCOMPLEXother):COMPLEX+operator-(constCOMPLEXother):COMPLEX+operator-():COMPLEX+operator=(constCOMPLEXother):COMPLEX
运行结果
2.程序的类结构图为:
TT
x,y:int
+T(inta,intb)
+operator(ostreamos,Ta):friendostream
运行结果
3.程序的类结构图为:
Shape
++AArea():virtualdouble
const
+PrintShapeName():virtualvoid
const
+Print():virtualvoid
const
Pointx,y:int+Point(int=0,int=0)
+SetPoint(inta,intb):void
+GetX():intconst
+GetY():intconst
+PointShapeName():virtualvoidconst
+Print():virtualvoidconst
Circle
rradius:double
++Circle(intx=0,inty=0,doubler=0.0)
++SetRadius(doubler):void
++GetRadius():doubleconst
++Area():virtualdoubleconst
++Print():virtualvoidconst
++PrintShapeName():virtualvoidconst
运行结果
4.程序的类结构图为:
Shape11
#x_size,y_size:double
+Shape11(doublex,doubley)
+area():virtualdouble
+perimeter():virtualdoublee
+print():virtualvoid
相关代码:
#includeiostream
usingnamespacestd;classShape1{
protected:
doublex_size,y_size;
public:
Shape1(doublex,doubley);
//构造函数
virtualdoublearea()
//纯虚函数,在派生类中重载
{
return0.0;Circle11
#radius:double
+Circle1(doublee
x=0.0,doubley=0.0,doubler=0.0)
+set_radius(doubler=0.0):void
+get_radius():double
+area():virtualdouble
+perimeter():virtualdouble
+print():virtualvoid
Square11
#i_size,j_size:double
+Square11(doublex=0.0,doubley=0.0,
ddouble
i=0.0,doublej=0.0)
+set_i(doublei):void
+set_j(double_j):void
+get_i():void
++gget_j():void
+area():virtualdouble
+perimeter():virtualdouble
+print():virtualvoid
}
virtualdoubleperimeter()
{
return0.0;
}
virtualvoidprint()=0;};
Shape1::Shape1(doublea,doubleb){
x_size=a;
y_size=b;}
classCircle1:publicShape1{
protected:
doubleradius;
public:
Circle1(doublex=0.0,doubley=0.0,doubler=0.0);//构造函数
voidset_radius(doubler=0.0);
//设置半径
doubleget_radius();
//输出半径
virtualdoublearea();
virtualdoubleperimeter();
virtualvoidprint();
//输出圆心坐标和半径};
Circle1::Circle1(doub
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