大工软院 c++实验讲义.docx
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大工软院c++实验讲义
C++程序设计实验讲义
软件学院C++教学团队
目录
实验1在小范围内用C++增强C的功能3
实验2类的定义与应用5
实验3this指针、常量和静态成员和友元函数的使用8
实验4派生与继承13
实验5多态性16
实验6IO流上机实验20
实验7运算符重载、模板22
实验8windows程序设计25
实验1在小范围内用C++增强C的功能
1．实验目的和要求
目的：
快速掌握C++语言编程的方法，在小范围内增强C++的功能，主要内容有：
（1）输入流、输出流的使用；
（2）函数原型；（3）new和delete运算符分配内存。
2．实验内容：
（1）编写一个用输入和输出流运算符进行的输入和输出的程序。
从键盘输入两个数，分别对两个数进行加，减，乘和除的运算。
并输出计算结果，如：
23+123=146。
（2）用new和delete运算符动态分配内存空间的方法编写程序。
从键盘输入33整型数组的数据，并计算出所有元素之和，打印出最大值和最小值。
输入输出要用流运算符实现。
（3）编写C++风格的程序，解决百钱问题：
将1元人民币兑换成1,2,5分的人民币，有多少种换法？
（4）在主函数中定义2个整型元素a，b，用引用作函数参数的方法，在函数voidswap（int&x,int&y）中实现将数据交换存放，并在主函数中打印出来。
（5）假设我们班有50名同学，每个同学都报出自己的生日,每个同学的生日都不相重的概率只有0.0296，如果有100个同学，不相重的概率为3.072510-7。
相重复的概率如此之大与我们主观想象不同。
写一个程序，输入同学的人数n计算出其生日不重复的概率。
然后在用彷真的方法,利用随机数产生每个同学的生日，计算出生日不重复的概率并与前面的结果进行比较。
[学生的生日可以用随机数产生，rand（）产生0—32767之间的伪随机数，因为此需要一个种子，种子不同产生的随机数列不同，rand（）产生的随机数也不同，可以调用srand（longint*）函数设置种子，比如我们可以获得计算机中的时间获得随机数种子，以上函数需要包含头文件stdlib.h]
3．思考题：
结合上机的体会，回答下列问题.
（1）C++引入了I/O流运算符，与C语言相比，它们好处是什么？
（2）与C语言的动态分配内存函数相比，C++的new和delete运算符的优点是什么？
（3）引用是C++的很重要的功能，在函数定义中，如何使用引用，会实现怎样的效果？
实验2类的定义与应用
1、实验目的和要求:
掌握类定义的方法，理解类类型，实例的含义，体会面向对象程序设计中数据隐藏的概念。
理解构造函数和析构函数的作用和运行实际，掌握拷贝构造函数的作用。
并熟练掌握复杂对象类型的运用。
2、实验内容：
（1）定义一个时间类Time,它能提供由时分秒组成的时间。
要求能够修改时间和打印出时间。
（2）编写一个计数器类，定义一个私有数据成员，通过两个成员函数，分别使其完成加1和减1操作。
用构造函数数据成员初始化为0，输出函数可以输出数据成员函数的值。
（3）设计一个时间类，要求包含以下功能：
数据成员：
时、分、秒
成员函数：
各种构造函数
析构函数
可以通过函数分别设置时间的各个组成部分
也可以整体设置时间
有一个tick函数，负责给当前时间加1秒钟，然后输出新的时间
（4）定义一个分数类如下，要求实现各个成员函数，并在主函数中测试两个分数的加减乘除等运算。
classRational{
public:
Rational（intnn=1,intmm=1）;//构造
RationalR_add（Rational&A）;//加
RationalR_sub（Rational&A）;//减
voidR_mul（Rational&A）;//乘
voidR_div（Rational&A,Rational&B）;//除
voidsimple（）;//约分
voidprint（）;//以分数形式显示，注意约分
private:
intm;//分母
intn;//分子
};
（5）定义一个类包含一个整型数的指针变量，在构造函数中用new分配10各整型数的内存空间，在析构函数中用delete释放内存空间，并编写给内存空间赋值和输出函数。
（6）编写类String的构造函数、析构函数
已知类String的原型为：
classString
{
public:
String（constchar*str=NULL）;//普通构造函数
String（constString&other）;//拷贝构造函数
~String（void）;//析构函数
private:
char*m_data;//用于保存字符串
};
请编写String的上述3个函数。
并编写一个主函数，在主函数中对所编写的成员函数进行测试。
（7）定义和实现类Array。
数据成员有包含了10个元素的数组，成员函数GetData，有一个整形数参数i，函数返回下标为i的元素值，对一个数组元素的引用，成员函数Print打印出数组的值。
构造函数将数据成员的所有数组元素初始化为0。
还有一个input成员函数为数组赋值。
（8）定义类Point.要求定义类对象时，可以有这样的定义语句：
Pointp1（1,2）,p2（p1）;
#include
classPoint
{
public:
Point（inta,intb）
{
x=a;y=b;
}
voidfun（Point&p）;
voidfun（Point*p）;
private:
intx,y;
}；
voidfun（Point&p）
{
x=p.x;
y=p.y;
cout<<"Thefun（Point&p）"<}
voidPoint:
:
fun（Point*p）
{
x=p->x;
y=p->y;
cout<<"Fun（Point*p）"<}
Voidmain（）
{
Pointp（1,2）,q（3,4）;
p.fun（q）;
q.fun（&q）;
}
改正程序中小的错误，给出程序运行的结果，并对程序进行分析。
3、思考题：
结合编程实践回答下列的问题。
（1）结合第一个例子，说明什么是类？
什么是对象？
你是如何理解类和对象的？
（2）面向对象的程序设计与结构化程序设计有何不同？
（3）拷贝构造函数那些情况下会被调用，分别给出例子？
实验3this指针、常量和静态成员和友元函数的使用
1、实验目的和要求：
（1）掌握显式使用this指针的方法
（2）掌握静态数据成员的意义及使用方法
（3）掌握常量数据成员和常量成员函数的意义和使用方法
（4）掌握友元函数和友元类的使用方法
2、实验内容：
（1）有如下类的定义。
类成员函数copy用于实现两个对象的相互拷贝，请完成该函数的实现。
（有两种方法即不用this指针和用this指针）
＃include
classMyclass
{public:
Myclass（inta,intb）{x=a;y=b;}
Voidcopy（Myclass&my）;
voidprint（）
{cout<<“x=”<cout<<”y=”<}
private:
intx,y;
};
voidmain（）
{Myclassmy（10,20）,t（30,40）;
my.print（）;
my.Copy（t）;
my.print（）;
}
（2）设计一个类，实现两个复数的四则运算。
实现加减乘除功能的函数用友元函数实现。
（3）分析下面程序,给出横线部分的语句，并分析程序的输出，和m_count的功能。
#include
usingnamespacestd;
classA{
staticintm_counter;
public:
A（）;
~A（）;
staticvoiddisplay（）;
}
——————————//将m_counter初始化为0；
A：
：
A（）
{
m_counter++;
}
A:
:
~A（）
{
m_counter--;
}
voidA:
:
display（）
{
cout<<”Thereare:
”<:
m_counter<<”objectsofclassA.\n”;
}
intmain（）
{
Aa1;
Aa2;
Aa3;
A:
:
display（）;
a1.display（）;
}
（4）商店经销一种货物，货物成箱购进，成箱卖出，购进和卖出时以重量为单位，各箱的重量不一样，单价不一样，因此商店需要记录下目前库存的货物的总重量和总价值。
编写一个程序，通过定义类Carlo来模拟商店货物购进和卖出的情况。
（本题目主要练习静态数据成员的使用，定义私有变量存每件货物的价格和重量，用静态数据成员存货物的总重量和总价钱，定义构造函数和析构函数，当定义新的对象完成初始化的功能和删除对象时，从总重量和总价钱中减去对象的重量和价格）
（5）静态成员练习
1）。
编写一个类Node，声明一个数据成员member和已经静态成员count，另构造函数初始化数据成员，并把静态数据成员加1，另析构函数把静态数据成员减1。
2）。
在1）的基础上编写应用程序，创建3个对象，然后显示他们的数据成员和静态成员，再析构每个对象，并显示他们对静态数据成员的影响。
3）。
修改2），让静态成员函数访问静态数据成员，并让静态数据成员是私有的。
（6）个类分别为整型数集合类和实型数集合数类。
将缺少的内容补齐。
并完成要求的其它内容。
如：
classIntset
{private:
intnum[3];
public:
Intset（intx,inty,intz）
{//添加初始化内容}
voidprint（）
{//打印数据}
}；
classfloatset
{private:
floatnum[3];
public:
floatset（floatx,floaty,floatz）
{
//添加初始化内容
}
voidprint（）
{//打印数据
}
}；
（1）在Intset中再增加一个成员函数，将对象的整型数据拷贝的到floatset的对象中此成员函数的原型为：
voidsettofloat（floatset&set）；//形参为拷贝的目标对象
（2）办法需要调用函数，程序的开销较大，可以定义一个友元函数来实现上述的功能。
请分别完成两个程序。
（7）分析以下程序的功能，把程序用三种方法（公有数据成员、友元、用成员函数访问私有数据成员）补充完整，实现对对象peppy的成员
#include
classAnimal;
voidSetValue（Animal&,int）;
voidSetValue（Animal&,int,int）;
classAnimal
{
public:
Animal（）:
itsWeight（0）,itsAge（0）{}
voidshow（）{cout<protected:
intitsWeight;
intitsAge;
};
voidSetValue（Animal&ta,inttw）
{
//设置itsWeight值
}
voidSetValue（Animal&ta,inttw,inttn）
{
//设置itsWeight和itsAge值
}
intmain（）
{
Animalpeppy;
SetValue（peppy,5）;
peppy.show（）;
SetValue（peppy,7,9）;
peppy.show（）;
return0;
}
（8）设计一个整数链表类，满足栈操作。
即，总在链表首插入结点，总在链表首取出（删除）结点。
类中需有记录结点个数的数据成员。
如果链表为空，而要做取出结点操作，则类必须给出错误信息。
编写应用程序，取100次随机数（范围10－200），每取到比前一个随机数大时，放入链表中，否则，略去。
然后逐个取出，求其和。
用堆分配方法逐个产生满足条件的结点，插入链表中。
每当从链表中取出一个结点时，要及时将结点删除。
求和工作不要在链表类中完成，以使该链表类具有通用性。
3、思考题：
结合编程实践回答下列的问题。
（1）什么是this指针，它的主要作用是什么？
（2）总结静态成员的特点。
实验4派生与继承
1、实验目的和要求：
此实验用两个单元的时间完成，是一个综合性的实验，要求编写的程序涉及到C++的许多知识点，如类的定义，动态分配内存，构造函数，派生，虚基类等。
实验内容给出的是一个完整的程序，4个题目实际是类等级。
同学也可以在此基础上发挥增加新的内容。
2、实验内容：
1.定义一个基类MyArray,基类中可以存放一组数组。
ClassMyarray
{int*alist;
intlength;
public:
Myarray（intleng）;
~myarray（）;
voidinput（）;
voiddisplay（）;
};
编写构造函数，析构函数及其它函数，实现动态分配内存，释放内存和数据输入输出等功能。
并进行调试。
2．定义一个类averarray继承自myarray，在类中求数组的平均值，并输出。
进行调试。
3．定义一个类revarray继承自myarray,使数组按反序存放，并输出。
进行调试。
4.定义一个类Nawarray继承自averarray和revarray。
在继承过程中声明为虚基类，体会虚基类在解决二义性中的问题中的作用。
调试中可以试一试不用虚基类出现的问题。
5.读程序，回答问题
#include
usingnamespacestd;
classA
{
public:
voidf1（）;
A（）{i1=10;j1=11;}
protected:
intj1;
private:
inti1;
};
classB:
privateA
{
public:
voidf2（）;
B（）{i2=20;j2=21;}
protected:
intj2;
private:
inti2;
};
classC:
publicB
{
public:
voidf3（）;
C（）{i3=30;j3=31;}
protected:
intj3;
private:
inti3;
};
回答下列问题：
（1）派生类B中成员函数f2（）能否访问基类A中的成员f1（）、i1和j1？
（2）派生类B的对象b能否访问基类A中的成员f1（）、i1和j1？
（3）派生类C中成员函数f3（）能否访问直接基类B中的成员f2（）、i2和j2？
能否访问间接基类A中的成员f1（）、j1和i1？
（4）派生类C的对象c能否访问直接基类B中的成员f2（）、i2和j2？
能否访问间接基类A中的成员f1（）、j1和i1？
6.编写一个程序，实现字符串操作：
一个简单串类string，包含输入字符串、返回字符串长度及内容等功能；
另有一个具有编辑功能的串类edit_string，它继承string类，在其中设置一个光标，使其能支持在光标处的插入、替换和删除等编辑功能。
实验5多态性
1.实验目的和要求：
（1）理解多态性、虚拟函数、抽象类和具体类、静态绑定和动态绑定等概念
（2）学会利用虚函数来实现多态性，以便更好地来扩展和维护系统
（3）理解C++如何实现虚拟函数和动态绑定（*）
2.实验内容：
（1）以下是一个计算正方体、球体和圆柱体的面积和体积的程序。
试分析程序
并写出程序的运行结果，然后上机运行验证。
#include
classcontainer
{
protected:
doubleradius;
public:
container（doubleradius）
{
container:
:
radius=radius;
}
virtualdoublesurface_area（）=0;
virtualdoublevolume（）=0;
};
classcube:
publiccontainer
{
public:
cube（doubleradius）:
container（radius）{};
doublesurface_area（）
{
returnradius*radius*6;
}
doublevolume（）
{
returnradius*radius*radius;
}
};
classsphere:
publiccontainer
{
public:
sphere（doubleradius）:
container（radius）{};
doublesurface_area（）
{
return4*3.1416*radius*radius;
}
doublevolume（）
{
return3.1416*radius*radius*radius*4/3;
}
};
classcylinder:
publiccontainer
{
doubleheight;
public:
cylinder（doubleradius,doubleheight）:
container（radius）
{
cylinder:
:
height=height;
}
doublesurface_area（）
{
return2*3.1416*radius*（height+radius）;
}
doublevolume（）
{
return3.1416*radius*radius*height;
}
};
voidmain（）
{
container*p;
cubeobj1（10）;
sphereobj2（6）;
cylinderobj3（4,5）;
p=&obj1;
cout<<"输出结果：
"<cout<<"正方体表面积：
"<surface_area（）<cout<<"正方体体积：
"<volume（）<p=&obj2;
cout<<"球体表面积：
"<surface_area（）<cout<<"球体体积：
"<volume（）<p=&obj3;
cout<<"圆柱体表面积：
"<surface_area（）<cout<<"圆柱体体积：
"<volume（）<}
（2）实现下图中的Shape层次结构。
每个TwoDimensionalShape类应包括成员函数getArea,以计算二维图形的面积。
每个ThreeDimensionalShape类包含成员函数getArea和getVolume,分别计算三维图形的表面积和体积。
编写一个程序，使用层次结构中每个具体类的对象的Shape向量指针。
程序要打印出向量元素所指的对象。
同样，再将所有形状存入向量的循环中，要能判断每个图形到底属于TwoDimensionalShape还是属于ThreeDimenionalShape。
如果某个图形是TwoDimensionalShape就显示其面积，如果某个图形是ThreeDimenionalShape,则显示其面积和体积。
（3）编写一个程序，先设计一个链表List类，再从链表类派生出一个集合类Set类，再集合类中添加一个记录元素个数的数据项。
要求可以实现对集合的插入、删除、查找和显示。
3.结合上机体会，回答下列问题
（1）多态性是如何让程序“普遍化”而非“特殊化”的？
试说明程序“普遍化”的主要好处。
（2）什么是虚拟函数？
请说明虚拟函数适用的环境。
（3）多态性是如何提高可扩展性的？
（4）说出静态绑定和动态绑定的区别，并试解释说明动态绑定究竟是如何实现的？
实验6IO流上机实验
1.实验目的和要求
（1）理解I/O流与标准流对象的意义
（2）掌握常用的IO成员函数：
（3）掌握文件的基本操作
（4）理解二进制文件与文本文件的区别
（5）熟练掌握文件的顺序读写方法
（6）熟练掌握文件的随机读写方法
2.实验内容：
（1）由希腊著名数学家埃拉托色尼提出求解素数的“筛选法”，
1）阅读程序改正其中的错误，使其能输出100以内的所有素数。
2）改写该程序，将1~Num以内的所有素数按清晰的格式写入文件中。
3）从文件中读出n~m（1#include
#include
usingnamespacestd;
intmain（）
{
constintMAX=100;
boolisPrime[MAX];
for（inti=0;iisPrime[i]=true;
isPrime[0]=isPrime[1]=false;//1和0不是素数
intn=sqrt（MAX）+1;
for（i=2;i{
//素数的整数倍不是素数，从而筛选掉所有不是素数的数
if（isPrime[i]）
{
for（intj=2*i;jisPrime[j]=false;
}
}
for（i=2;iif（isPrime[i]）
cout<return0;
}
（2）课程管理程序
设计程序对学生选修课程情况进行记录和管理。
一名学生可选修多门课程，每条课程记录包括课程名，学分，选修学期和成绩等信息。
要求进行如下操作：
1）输入多个学生的选修课程信息，以清晰的格式写到文件中;
2）修改某个学生的选课记录，增加新选修的课程；
3）在文件中查找某个学生的信息，输出所有选修的课程；
4）删除某个学生的所有选课
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