2023年面向对象程序设计(C++) 实验指导书

实验1类和对象

1.1实验目的和规定

(1)理解类和对象的概念，掌握声明类和定义对象的方法。

(2)掌握构造函数和析构函数的实现方法。

(3)初步掌握使用类和对象编制C++程序。

(4)掌握对象数组、对象指针和string类的使用方法。

(5)掌握使用对象、对象指针和对象引用作为函数参数的方法。

(6)掌握类对象作为成员的使用方法。

(7)掌握静态数据成员和静态成员函数的使用方法。

(8)理解友元的概念和掌握友元的使用方法。

1.2实验内容和环节

1.输入下列程序

//1est4—1.cpp

#include<iostream>

usingnamespacestd;

classCoordinate

{public：

Coordinate(intx1,inty1)

{x=x1；

y=yi;

}

Coordinate(Coordinate&p);

-Coordinate()

{cout«”Destructorisca1Ieded\n”;}

intgetx()

{returnx；}

intgety()

{returny;}

private:

intx,y;

)；

Coordinate:：Coordinate(Coordinate&p)

{x=p.x;

y=P.y；

cout«,,copy-initializationConstructouisca11ed\n,,;

)

intmain()

{Coordinatep1(3,4);

Coordinatep2(pl);

Coordinatep3=p2;

cout<<,,p3=C«p3.getx()«V«p3.gety()<<")\n"；

return(0);

)

(1)写出程序的运营结果。

(2)将Coordinate类中带有两个参数的构造函数进行修改,在函数体内增添下述语句:

cout<<,,Constructorisca11ed.\n"；

写出程序的运营结果，并解释输出结果。

(3)按下列规定进行调试：

在主函数体内，添加下列语句：

Coordinatep4;

Coordinatap5(2);

调试程序时会出现什么错误?为什么?如何对己有的构造函数进行适当修改？

(4)通过以上第(2)步和第(3)步的修改后，结合运营结果分析:创建不同的对象时会调用

不同的构造函数。

2.设计一个4*4魔方程序，让魔方的各行值的和等于各列值的和,并且等于两对角线值

的和。例如一下魔方:

313525

9211915

17131123

727291

各行、各列以及对角线值的和都是64.

【提醒】

求4*4魔方的一般环节如下：

(1)设立初始魔方的起始值和相邻元素之间的差值。例如上述魔方的初始魔方的起始值

(first)和相邻元素之间的差值(step)分别为：

first=l

step=2

(2)设立初始魔方元素的值。例如上述魔方的初始魔方为:

1357

9111315

17192123

25272931

(3)生成最终魔方。方法如下：

①求最大元素值与最小元素值的和sum,该实例的sum是：

1+31=32

②用32减去初始魔方所有对角线上元素的值，然后将结果放在本来的位置，这样就可求

得最终魔方。本例最终魔方如下：

313525

9211915

17131123

727291

本题的魔方类magic的参考框架如下：

classmagic

{public:

voidgetdata();

voidsetfirstmagic();

voidgeneratemagic()；

voidprintmagic();

private：

intm[4][4]；

intstep；

intfirst；

intsum；

)；

3.设计一个用来表达直角坐标系的Location类，在主程序中创建类Location的

两个对象A和B,规定A的坐标点在第3象限,B的坐标在第2象限，分别采用成员函数和友元

函数计算给定两个坐标点之间的距离，规定按如下格式输出结果：

A(x1,yl),B(x2,y2)

Distancel=dl

Distancel=d2

其中:xl、x2、yl、y2为指定的坐标值,d1和d2为两个坐标点之间的距离。

【提醒】

类Location的参考框架如下：

classLocation{

public:

Location(double,double);

doubleGetx()

doubleGety()

doub1edistance(Location&);

frienddoubledistance(Location&,Location&);

private:

doublex,y；

}；

4.声明一个Student类,在该类中涉及一个数据成员score(分数)、两个静态数据成员total_sc

ore(总分)和count(学生人数)；还涉及一个成员函数account()用于设立分数、累计学生

成绩之和、累计学生人数，一个静态成员函数sum()用于返回学生的成绩之和，另一个静态

成员函数average。用于求全班成绩的平均值。在main函数中，输入某班同学的成绩，并

调用上述函数求出全班学生的成绩之和和平均分。

5.使用C++的string类，将5个字符串按逆转后的顺序显示出来。例如，逆转前的5个字

符串是：

GermanyJapanAmericaBritainFrance

按逆转后的顺序输出字符串是：

FranceBritainAmericaJapanGermany小

实验2派生类与继承

2.1实验目的和规定

(1)掌握派生类的声明方法和派生类构造函数的定义方法。

(2)掌握不同继承方式下，基类成员在派生类中的访问属性。

(3)掌握在继承方式下，构造函数与析构函数的执行顺序与构造规则。

(4)学习虚基类在解决二义性问题中的作用。

2.2实验内容与环节・

1.输入下列程序。

//test4_1,cpp

#includeViostream>

usingnamespacestd;

classBase{

public：

voidsetx(inti)

{x=i；}

Intgetx()

{returnx;}

public:

intx;

};

c1assDerived:pub1icBase{

public:

voidsety(inti)

{y=i;}

intgety()

{returny;}

voidshow()

{cout«,,Base::x=,,<<x<<endl；

public:

inty；

)；

intmain()

{Derivedbb;

bb,setx(16);

bb.sety(25);

bb.show();

coutBase::x="<<bb.x<<endl;

cout«^,Derived:：y=,,«bb.y<<endl;

cout<<,,Base::x="<<bb.getx()«endl;

cout<<^Derived:：y=,,<<bb.gety()<<endl;

return0；

)

(1)写出程序的运营结果。

(2)按以下规定,对程序进行修改后再调试，指出调试中犯错的因素。

①将基类Base中数据成员x的访问权限改为Private^,会出现哪些错误?为什么？

②将基类Base中数据成员x的访问权限改为protected时，会出现哪些错误？为什

么？

③在源程序的基础上，将派生类Derived的继承方式改为private时,会出现哪些错

误？为什么？

④在源程序的基础上，将派生类Derived的继承方式改为protected时,会出现哪些错

误？为什么？

2.编写一个学生和教师的数据输入和显示程序。学生数据有编号、姓名、性别、年龄、

系别和成绩，教师数据有编号、姓名、性别、年龄、职称和部门。规定将编号、姓名、性别、

年龄的输入和显示设计成一个类Person,并作为学生类Student和教师类Teacher

的基类。

供参考的类结构如下：

classPerson{

);

c1assStudent：publicPerson{

)；

classTeacher:pub1icPerson(

};

3.按规定阅读、编辑、编译、调试和运营以下程序。

(1)阅读、编辑、编译、调试和运营以下程序，并写出程序的运营结果。

//test4_3_1.cpp

#include<iostream>

#inc1ude<string>

usingnamespacestd;

classMyArray{

public:

MyArray(intleng);

-MyArray{};

voidInput();

voidDisplay(string);

protected：

int*alist;

intlength;

)；

MyArray::MyArray(int1eng)

{if(leng<=0)

{cout<<,,errorlength^;

exit(1)；

)

alist=newint[1eng];

length=1eng;

if(alist==NULL)

{coutVv”assignfai1ure

exit(1);

)

cout<v"MyArray类对象已创建。"<<end1；

MyArray::〜MyArray()

{de1ete[]alist；

coutV<"MyArray类对象被撤消。ndl;

)

voidMyArray:：Display(stringstr)

{inti；

int*p=a1ist;

cout«str<<lengthv<"个整数："；

for(i=0;i<length；i++,p++)

cout«*p«,,n;

cout<<end1;

voidMyArray::Input{}

{cout<V”请键盘输入"<<length<V"个整数:"；

inti；

int*p=alist；

for(i=0;i<1ength;i++,p++)

cin»*p；

}

intmain()

{MyArraya(5)；

a.Input();

a.Display("显示已输入的”);

return0;

)

(2)声明一个类SortArray继承类MyArray,在该类中定义一个函数，具有将输入的整

数从小到大进行排序的功能。

【提醒】

在第(1)步的基础上可增长下面的参考框架：

c1assSortArray:publicMyArray{

public:

voidSort();

SortArray(int1eng):MyArray(leng)

{cout<<,,SortArray类对象已创建。”<Vendl;

virtual〜SortArray();

）；

SortArray：SortArray()

{cout«9,SortArray类对象被撤消。"<endl;

}

voidSortArray::Sort()

(

//请自行编写Sort函数的代码，将输入的整数从小到大排序。

)

//并将主函数修改为：

intmain()

{SortArraya(5);

s.Input();

s.Display("显示排序以前的”)；

s.Sort();

s.Display(“显示排序以后的")；

return0;

)

声明一个类ReArray继承类MyArray,在该类中定义一个函数，具有将输入的整数进

行倒置的功能。

【提醒】

在第(1)步的基础上可增长下面的参考框架：

ClassReArray:pub1icMyArray{

Public：

Voidreverse();

ReArray(int1eng)；

Virtual-ReArray()；

）；

请读者自行编写构造函数、析构函数和倒置函数ReArray,以及修改主函数。

(3)声明一个类AverArray继承类MyArray,在该类中定义一个函数，具有求输入

的整数平均值的功能。

【提醒】

在第(1)步的基础上增长下面的参考框架：

classAverArrayipublicMyArray{

Public:

AverArray(int1eng);

~AverArray();

DoubleAver();

)；

请读者自行编写构造函数、析构函数和求平均值函数Aver(求解整数的平均值)，以及

修改主函数。

(2)声明一个NewArray类，同时继承了类SortArray,ReArray和AverArray，使得类

NewArray的对象同时具有排序、倒置和求平均值的功能。在继承的过程中声明MyArr

ay为虚基类,体会虚基类在解决二义性问题中的作用。

实验3多态性

3.1实验目的和规定

(1)了解多态性的概念。

(2)掌握运算符重载的基本方法。

(3)掌握虚函数的定义和使用方法。

(4)掌握纯虚函数和抽象类的概念和用法。

3.2实验内容与环节

1.分析并调试下列程序，写出程序的输出结果，并解释输出结果。

//test5_l.cpp

#inc1ude<iostream>

usingnamespacestd；

classB{

public：

virtua1voidfl(doublex)

{cout<v"B::f1(double),,«x<<end1;

)

voidf2(doub1ex)

{coutvv"B::f2(double)”<<2*x«end1；

)

voidf3(doublex)

{cou:f3(double)''<<3*x<<endl;

)

)

classD：publicB{

public:

virtualvoidf1(doublex)

{cout«MD：：fl(double),,<<x«endl;

)

voidf2(doublex)

{cout«,5D：:f2(double)”<<2*x<<end1;

)

voidf3(doublex)

{cout«,D:：f3(double),,«3*x«end1;

);

intmain()

{Dd;

B*pb=&d;

D*pd=&d；

pb->fl(l.23);

pb->fl(1.23)；

pb->f2(1.23);

Pb->f3(1.23);

pb->f3(3.14);

return0;

)

2.编写一个程序，其中设计一个时间类Time,用来保存时、分、秒等私有数据成员，

通过重载操作符实现两个时间的相加。规定将小时范围限制在大于等于0,分钟范围

限制在0〜59,秒钟范围限制在0〜59秒。

【提醒】

时间类Time{

publie：

Time(inth=0,intm=0,ints=0);

Timeoperator+(Time&);

voiddisptime(string);

private:

inthourse;

intminutes；

intseconds;

）；

3.给出下面的抽象基类container;

classcontainer

(

protected:

doubleradius；

pub1ic:

container(doubleradiusl);

virtualdoub1esurface_area()=0;

virtualdoub1evo1ume()=0;

)；

规定建立3个继承container的派生类cube、sphere与cylinder,让每一个派生

类都包含虚函数surface_area()和volume。，分别用来计算正方体、球体和圆柱体的

表面积及体积。规定写出主程序，应用C++的多态性，分别计算边长为6.0的正方体、

半径为5.0的球体，以及半径为5.0和高为6.0的圆柱体的表面积和体积。

4.编写一个程序，用于进行集合的并、差和交运算。例如输入整数集合{954367}

和{2469},计算出它们进行集合的并、差和交运算后的结果。

【提醒】

i.可用以下表达式实现整数集合的基本运算：

sl+s2两个整数集合的并运算

sl-s2两个整数集合的差运算

sl*s2两个整数集合的交运算

ii.参考以下Set类的框架,用于完毕集合基本运算所需的各项功能。

c1assset{

publie：

set:：set();

voidset::input(intd);

intset：:length()；

intset::getd(inti);

voidset::disp();

setset::operator+(setsi);

setset:：operator-(setsi);

setset:：operator*(sets1);

setset::operator=(sets1);

protected:

intlen;

ints[MAX]；

）；

实验4模板与异常解决

4.1实验目的和规定

(1)对的理解模板的概念。

(2)掌握函数模板和类模板的声明和使用方法。

(3)学习简朴的异常解决方法。

4.2实验内容和环节

1.分析并调试下列程序，写出运营结果并分析因素。

(1)

//test6_1_1.cpp

#include<iostream>

usingnamespacestd;

template<typenameT>

Tmax(Tx,Ty)

{returnx>y?x:y;

)

intmax(inta,intb)

{returna>b?a:b;

)

doub1emax(doublea,doubleb)

{returna>b?a:b;

intmain()

{cout<<"max('3','7')is“<Vmax('3',7)V<endl;

return0;

)

(2)

//test6_1_2.cpp

#include<iostream>

usingnamespacestd;

intmax(inta,intb)

{returna>b?a:b；

)

doub1emax(doub1ea,doub1eb)

{returna>b?a：b;

)

intmain()

{cout〈v”maxC3isu«maxC3,,,7,)«end1；

return0;

}

2.编写一个求任意类型数组中最大元素和最小元素的程序，规定将求最大元素和最小元素

的函数设计成函数模板。

3.编写一个程序，使用类模板对数组元素进行排序、倒置、查找和求和。

【提醒】

设计一个类模板

temp1ate<classType>

c1assArray(

};

具有对数组元素进行排序、倒置、查找和求和功能，然后产生类型实参分别为int型和double

型的两个模板类，分别对整型数组与双精度数组完毕所规定的操作。

4,编写一个程序，求输入数的平方根。设立异常解决，对输入负数的情况给出提醒。

实验5C++的流类库与输入输出

5.1实验目的和规定

(1)掌握C++格式化的输入输出方法。

(2)掌握重载运算符和“>>”的方法。

(3)掌握磁盘文献的输入输出方法。

5.2实验内容和环节

1.下面给出的test711.cpp程序用于打印九九乘法表，但程序中存在错误。请上机调

试,使得此程序运营后，可以输出如下所示的九九乘法表。

*123456789

11

224

3369

4481216

5510152025

661218243036

77142128354249

8816243240485664

991827364554637281

//test7.1—1.cpp

#inc1ude<iostream>

#inc1ude<iomanip>

usingnamespacestd;

intmain()

(

inti,j;

cout«,,*"；

for(i=l;i<=9;