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面向对象程序设计实验指导书讲解 面向对象程序设计实验指导书 实验一、C+开发环境应用入门（2学时）(选做) 1、实验目的 （1）了解C+开发工具的特点 （2）熟悉C+开发环境 （3）学习用C+编写标准的C+程序 2、实验任务 使用C+来建立一个非图形化的标准C+程序，编译、运行下例程序： #include void main(void) cout>iType; switch(iType) case 1: cout >radius; area=PI*radius*radius; cout>a; cout>b; area=a*b; cout>a; area=a*a; cout2;fib(1)=fib(2)=1。使用if语句判断函数的出口，在程序中用cout语句输出提示信息。程序名：lab3_5.cpp。 6）使用debug中的Step Info追踪到函数的内部，观察函数的调用过程，参考程序如下： /lab3_5 #include int fib(int n); int main() int n,answer; cout>n; cout <<”nn”; answer=fib(n); cout< return 0; int fib(int n) if(n<3) return 1; else return fib(n-2)+fib(n-1); 7)调试操作步骤如下： i.选择菜单命令Build|Start Debug |Step In，系统进入单步执行状态，程序开始运行，并出现一个DOS 窗口，此时光标停在main()函数的入口处。 ii.把光标移到语句answer=fib(n)前，从Debug菜单单击Run To Cursor，在程序运行的DOS窗口中按提示输入数字10，这时回到可视界面中，光标停在第11行，观察一下n的值。 iii.从Debug菜单中单击Step Into，程序进入fib函数，观察一下n的值，把光标移到语句return(fib(n-2)+fib(n-1)前，从Debug菜单单击Run to Cursor，再单击Step Into，程序递归调用fib 函数，又进入fib函数，观察n的值。 iv.继续执行程序，参照上述的方法，观察程序的执行顺序，加深对函数调用和递归调用的理解。v.再试试Debug菜单栏中的别的菜单项，熟悉Debug的各种方法。 实验四、类与对象(2学时) 1、实验目的： （1）掌握类的定义和使用 （2）掌握类的定义和对象的声明 （3）复习具有不同访问属性的成员的访问方式。 （4）察构造函数和析构函数的执行过程。 （5）学习类的聚集使用方法。 （6）使用DEBUG来调试程序，跟踪观察类的构造函数、析构函数、成员函数的执行顺序。 2、实验任务 1）定义一个CPU类，包含等级（rank）、频率（frequency）、电压(voltage)等属性，有两个公有成员函数run、stop。其中rank为枚举类型CPU_Rank，定义为enum CPU_Rank=P1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,frequency 为单位为MHz的整型数，voltage为浮点型的电压值。观察构造函数和析构函数的调用顺序。 2）定义一个简单的Computer类，有数据成员芯片(cpu)、内存(ram)、光驱（cdrom）等等，cpu为CPU 类的一个对象，ram为RAM类的一个对象，cdrom为CDROM类的一个对象，定义并实现这个类。 3）（选做）设计一个用于人事管理的People（人员）类。考虑到通用性，这里只抽象出所有类型人员都具有的属性：number(编号)、sex(性别)、birthday(出生日期)、id(身份证号)等等。其中“出生日期”定义为一个“日期”类内嵌子对象。用成员函数实现对人员信息的录入和显示。要求包括：构造函数和析构函数、拷贝构造函数、内联成员函数。 3、实验步骤 （1）首先定义枚举类型CPU_Rank，例如enum CPU_Rank P1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,再定义CPU类，包含等级(rank)、频率(frequency)、电压(voltage)等私有数据成员，定义成员函数run、stop，用来输出提示信息，在构造函数和析构函数中也可以输出提示信息。在主程序中定义一个CPU类的对象，调用其成员函数，观察类对象的构造与析构顺序，以及成员函数的调用。程序名：lab4_1.cpp。 （2）使用debug调试功能观察lab4_1.cpp的运行流程，跟踪观察类的构造函数、析构函数、成员函数的执行顺序。参考程序如下： /lab4_1.cpp #include enum CPU_Rank(P1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7); class CPU private: CPU_Rank rank; Int frequency; Float voltage; Public: CPU(CPU_Rank r,int f,float v) rank=r; frequency=f; voltage=v; cout<<”构造了一个CPU！”<<end l; CPU()cout<<”析构了一个CPU！”<<endl; CPU_Rank GetRank() constreturn rank; Int GetFrequency() const return frequency; Float GetV oltage() const return voltage; V oid SetRank(CPU_Rank r)rank=r; V oid SetFrequency(int f)frequency=f; Void SetV oltage(float v)voltage=v; V oid Run()cout<<”CPU开始运行！”<<endl; V oid Stop()cout<<CPU停止运行！”<<endl; ； void main() CPU a(P6,300,2.8); i.Run(); a.Stop(); (3)调试操作步骤如下： Build|Start Debug|Step Into 命令，系统进行单步执行状态，程序开始运行，一个DOS窗口出现，此时光标停在main()函数的入口处； A)从Debug菜单栏中单击Step Over，此时，光标下移，程序准备执行CPU对象的初始化； B)单击Step Into，程序准备执行CPU类的构造函数； C)连续单击Step Over，观察构造函数的执行情况，直到执行完构造函数，程序回到主函数； D)此时程序准备执行CPU对象的run()函数，单击Step Into，程序进入run()成员函数，连续单击Step Over, 直到回到main()函数； E)继续执行程序，参照上述的方法，观察程序的执行顺序，加深对类的构造函数、析构函数、成员函数的 执行顺序的认识； F)再试Debug菜单栏中的别的菜单项，熟悉Debug的各种方法。 G)选定义CPU类、RAM类、CDROM类。再定义Computer类：定义私有数据成员cpu、ram、cdrom，定 义公有成员函数run、stop，可在其中输出提标信息居主程序中定义一个Computer的对象，调用其成员函数，观察类对象及其成员变量的构造与析构顺序，以及成员函数的调用。程序名：lab4_2.cpp。 （5）使用debug调试功能观察lab4_2.cpp程序的运行流程，跟踪观察类的构造函数、析构函数、成员函数的执行顺序，特别注意观察成员变量的构造与析构顺序。 实验五C+程序的结构（2学时） 一、实验目的 1观察程序运行中变量的作用域、生存期和可见性。 2学习类的静态成员的使用。 3学习多文件结构在C+程序中的使用。 二、实验任务 1运行下面的程序，观察变量x、y的值。 /lab5_1.cpp #include void fnl(); int x=1,y=2; int main() count<<"Begin."<<endl; count<<"x="<<x<<endl; count<<"y="<<y<<endl; count<<"Evaluate x and y in main()."<<endl; int x=10, y=20; count<<"x="<<x<<endl; count<<"y="<<y<<endl; count<<"Step into fnl()."<<endl; fnl(); count<<"Back in main"<<endl; count<<"x="<<x<<endl; count<<"y="<<y<<endl; return 0; void fnl() int y=20; count<<"x="<<x<<endl; count<<"y="<<y<<endl; 2现客户机（CLIENT）类。定义字符型静态数据成员ServerName,保存其服务器名称；整型静态数据成员ClientNum，记录已定义的客户数量；定义静态函数ChangeSeverName()改变服务器名称。在头文件client.h中定义类，在文件client.cpp中实现，在test.cpp中测试这个类，观察相应的成员变量取值的变化情况。 三、实验步骤 1运行程序lab5_1，观察程序输出。 全局变量的作用域为文件作用域，在整个程序运行期间有效，但如果在局部模块中定义了同名的变量，则在局部模块中，可见的是局部变量，此时，全局变量不可见；而局部变量的生存期只限于相应的程序模块中，离开相应的程序模块，局部变量x、y就不再存在，此时同名的全局变量重新可见。 2新建一个空的项目lab5_2，添加头文件client.h，在其中定义类CLIENT，注意使用编译预处理命令；再添加原程序文件client.cpp，在其中实现CLIENT类，注意静态成员变量的使用方法，再添加文件lab5_2.cpp，在其中定义main（）函数，测试CLIENT类，观察相应的成员变量取值的变化情况。 实验6 数组、指针与字符串（2学时） 一、实验目的 1学习使用数组。 2学习字符串数据的组织和处理。 3学习标准C+库的使用。 4掌握指针的使用方法。 5练习通过debug观察指针的内容及其所指的对象的内容。 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分别使用字符数组和标准C+库练习处理字符串的方法。 二、实验任务 1编写并测试3*3 矩阵转置函数，使用数组保存 3*3 矩阵。 2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。 3编程实现两字符串的连接。要求使用字符数组保存字符串，不要使用系统函数。 4使用sting类定义字符串的连接。要求使用字符数组保存字符串，不要使用系统函数。 5定义一个Employee类，其中包括姓名、街道地址、城市和邮遍等属性。以及 change_name() 和display()等函数。display()显示姓名、街道地址、城市和邮遍等属性，change_name()改变对象的姓名。实现并测试这个类。 6定义包含5个元素的对象数组，每个元素都是Employee类型的对象。 7（选做）修改实验4中的选做实验中People（人员）类。具有的属性如下：姓名char name11、编号char number7、性别 char sex3、生日 birthday、身份证号 char id16。其中“出生日期” 定义为一个“日期”类内嵌对象。用成员函数实现对人员信息的录入和显示。要求包括：构造函数和析构函、拷贝构造函数、内联成员函数、聚集。在测试程序中定义 people类的对象数组，录入数据并显示。 三、实验步骤 8编写矩阵转置函数，输入参数为3*3整型数组，使用循环语句实现矩阵元素的行列对调，注意在循环语句中究竟需要对哪些元素进行操作，编写main()函数实现输输出。程序名lab6_1.cpp。 9改写矩阵转置函数，参数为整型指针，使用指针对数组元素进行操作，在main()函数中 new 操作符分配内存生成动态数组。通过debug lab6_2.cpp。 10编程实现两字符串的连接。定义字符数组保存字符串，在程序中提示用户输入两个字符串，实现两个字符串的连接，最后用count 语句显示输出。程序名：lab6_3.cpp。用 cin 实现输入，注意，字符串的结束标志是ASCII码 0，使用循环语句进行字符串间的字符拷贝。 11使用string类定义字符串对象，编程实现两字符串的连接。在string类中已重载了运算符“+ =” 实现字符串的连接，可以使用这个功能。程序名：lab6_4.cpp。 12在employee.h文件中定义Employee类， EmpLoyee类具有姓名、街道地址、城市和邮遍等私有数据成员，都可以用字符型数组来表示，在成员函数中，构造函数用来初始化所有成员数组，对字符数组的赋值可以使用字符串拷贝函数 strcpy(char *,char * name);display()中使用count显示姓名、街道地址、城市和邮遍等属性，chang_name()改变类中表示姓名属性的字符数组类型的数据成员。在主程序中定义这个类的对象并对其进行操作。程序名： lab6_5.cpp。 13使用上一小题中定义的Employee类定义对象数组enp5，使用循环语句把数据显示出来。程序名：lab6_6.cpp。 实验七、继承与派生(一、二)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）学习利用虚基类解决二义性问题 2、实验任务 a)定义一个基类Animal，有私有整型成员变量age,构造其派生类dog，在其成员函数SetAge(int n) 中直接给age赋值，看看会有什么问题，把age改为公有成员变量，还会有问题吗？编程试试看。 b)定义一个基类BaseClass，有整型成员变量Number ,构造其派生类DerivedClass，观察构造函数和 析构函数的执行情况。 c)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。自行车类有高度(height)等属性，汽车类有座位数(SeatNum) 等属性。从bicycle和motorcar派生出摩托车(motorcycle)类，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。 d)（选做）从实验6中的people（人员）类派生出student(学生)类，添加属性：班号char classNo7; 从people类派生出teacher（教师）类，添加属性：职务char principalship11、部门char department21。 从student类派生出graduate（研究生）类，添加属性：专业char subject21、导师teacher adviser; 从graduate类和teacher类派出TA（助教生）类，注意虚基类的使用。重载相应的成员函数，测试 这些类。 3、实验步骤 （1）编写程序定义基类Animal，成员变量age定义为私有的。构造派生类dog，在其成员函数SetAge(int n)中直接对age赋值时，会出现类似以下的错误提示： error C2248:?age?:cannot access private member declared in class Animal? error C2248:?age?:cannot access private member declared in class Animal? 把age改为公有成员变量后重新编译就可以了。程序名为：lab7_1.cpp (2）编写程序定义一个基类BassClass，构造其派生类DerivedClass，在构造函数和析构函数中用cout输出提示信息，观察构造函数和析构函数的执行情况。程序名为：lab7_2.cpp。 (3）用debug功能跟踪程序lab7_2的执行过程，观察基类和派生类的构造函数和析构函数的执行情况。 (4)写程序定义一个车(vehicle)基类，由此派生出自行车（bicycle）类、汽车类(motorcar)类，注意把vehicle 派生为虚基类。再从bicycle和motorcar派生出摩托车(motorcycle)类，在main()函数中测试这个类。程序名为:lab7_3.cpp。 编译成功后，把vehicle设置为非虚基类，再编译一次，此时系统报错，无法编译成功。这是因为若不把vehicle设置为虚基类，会出现二义性错误，程序不能成功编译。