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C++面向对象程序设计基础实验报告
C++面向对象程序设计基础实验报告 ............................................................................ 1 1 面向对象的程序设计 ................................................................................................ 3
1.1 基本概念 ........................................................................................................... 3
1.1.1 类的特征 ................................................................................................. 3 1.1.2 基类 ......................................................................................................... 3 1.1.3 子类 ......................................................................................................... 3
2 C++语言基础 ............................................................................................................. 3
2.1 C++优势 ............................................................................................................ 3 2.2 头文件变化 ....................................................................................................... 3 2.3 输入输出变化 ................................................................................................... 4 2.4 数据类型 ........................................................................................................... 4 2.5 表达式 ............................................................................................................... 4 2.6 语句 ................................................................................................................... 4 3 类和对象 .................................................................................................................... 4
3.1 类 ....................................................................................................................... 4 3.2 构造函数和析构函数 ....................................................................................... 5 3.3 对象数组与对象指针 ....................................................................................... 5 4 静态成员与友元 ........................................................................................................ 5
4.1 静态成员 ........................................................................................................... 5 4.2 友元 ................................................................................................................... 5 5 派生类与继承 ............................................................................................................ 5
5.1 继承 ................................................................................................................... 5 5.2 派生类 ............................................................................................................... 5 5.3 继承的两种方式 ............................................................................................... 6 6 多态性 ........................................................................................................................ 6
6.1 多态 ................................................................................................................... 6 6.2 函数重载 ........................................................................................................... 6 6.3 运算符重载 ....................................................................................................... 6 6.4 三大原则 ........................................................................................................... 6 6.5 模板 ................................................................................................................... 6
6.5.1 模板 ......................................................................................................... 6 6.5.2 函数模板 ................................................................................................. 7 6.5.3 类模板 ..................................................................................................... 7
7 虚函数 ........................................................................................................................ 7
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实验内容 .................................................................................................................... 7 8.1 输入3个整数，按由小到大的顺序输出 ....................................................... 7 8.2 输入3个字符串，按由小到大的顺序输出 ................................................... 8 8.3 写一函数，将一个3X3的矩阵转置 ............................................................ 10 8.4 两个字符串的比较 ......................................................................................... 11 8.5 输出100以内的所有素数 ............................................................................. 13 8.6 实现10个整数的冒泡排序 ........................................................................... 14 8.7 求三个数的最大公约数与最小公倍数 ......................................................... 15 8.8 用递归的方法求n!......................................................................................... 17 8.9 n个人围成一圈，顺序排号 .......................................................................... 18 8.10 给链表结点赋值 ............................................................................................ 20 8.11 n个整数位置移动 .......................................................................................... 22 8.12 计算矩形的周长和面积 ................................................................................ 23 8.13 学校在册人员类 ............................................................................................ 25 8.14 构造一个日期时间类 .................................................................................... 27 8.15 设计一个汽车类 ............................................................................................ 29 心得体会 .................................................................................................................. 31
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1 面向对象的程序设计
1.1 基本概念
面向对象的程序设计是通过对类、子类和对象等的设计来体现的，类是面向对象程序设计技术的核心。
类：定义了对象特征以及对象外观和行为的模板。
1.1.1 类的特征
(1). 封装性：隐藏了类中对象的内部数据或操作细节，只看到外表信息。
(2). 继承性：任何类都可以从其它已有的类中派生，新类保持了父类中的行为和属性，但增加了新的功能。体现了面向对象设计方法的共享机制。
(3). 多态性：相同的操作可作用于多种类型的对象上，并获得不同的结果。
(4). 抽象性：提取一个类或对象与众不同的特征，而不对该类或对象的所有信息进行处理。
1.1.2 基类
系统本身提供的类称为基类。基类包括容器类和控件类。容器类是其他对象的集合，如表格、选项按钮组；控件类是单一的对象，不包含其他对象，如命令按钮、文本框。
1.1.3 子类
以其他类定义为起点，对某一对象所建立的新类。新类将继承任何对父类所做的修改。
2 C++语言基础
2.1 C++优势
C++既可以用于面向过程的结构化程序设计，也可用于面向对象的程序设计。 C++对C的增强体现在两个方面： (1). 对原来的面向过程机制做了扩充。 (2). 增加了面向对象的机制。
学习C++之后，既可以进行面向对象的程序设计，也可以进行面向过程的程序设计。
2.2 头文件变化
为了与C兼容， C++保留了C语言中的一些规定，例如头文件的文件名，以C语
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言里头文件的扩展名是 .h，许多C++编译系统保留了这种扩展名，近年推出的C++编译系统新版本，推出了一批不带扩展名的头文件如iostream，string ，cmath 等。为了兼容C++仍允许使用带扩展名的头文件。由于C语言无命名空间，因此使用带扩展名的头文件时不用using namespace std。
2.3 输入输出变化
C++相对与c程序来说变化不大。头文件从原来的studio.h 文件变成了iostream 标准输入输出流文件，从而输入输出方式也从printf、Scanf，变成cin、 cout 。虽然cin 、cout 输入输出方式简单，但格式设计不方便，而且耗时较大。本质上，c++与c程序区别不大，两者主要区别在于c++使用全新的面向对象思想。
2.4 数据类型
C++基本数据类型有整数类型（int）、字符类型（char）、浮点类型（float）和双精度类型（double）、布尔类型（bool）、空类型（void）六种类型。
2.5 表达式
C++中的表达式有算术表达式（+、-、*、/、%）、赋值表达式（=）、增量表达式（++和--）、关系表达式（>、<、>=、<=、!=）、逻辑表达式（!、&&、||）、条件表达式（操作数1？操作数2：操作数3）、逗号表达式（操作数1，操作数2，…，操作数n）。
2.6 语句
C++中的基本语句有空语句（{}）、表达式语句、声明语句、条件（if）语句、switch语句、循环语句（for循环语句、while循环语句、do-while循环语句、break语句、continue语句）。
3 类和对象
3.1 类
类是一个全新的概念，与c程序中结构体类似，但与其不同的是类中自带类内函数且在类中数据成员和成员函数的类型分为三种：public、 private、 protected，这三种数据类型有不同的访问权限：public可以被外界直接调用，而private与protected 需要通过函数才能被使用。
类对象：在C++中，对象是类的实际变量。对象的使用格式有 对象名.数据成员名/成员函数名（实参表）。在类的外部，只有公有数据成员和公有成员函数才可以通过类的对象进行访问，而私有数据成员和成员函数只能在类的内部被访问。
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3.2 构造函数和析构函数
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构造函数和析构函数：构造函数和析构函数使类对象能够轻松被创建和撤销。构造函数创建类对象，初始化类成员，析构函数撤销类对象。它们是类的特殊成员函数。
3.3 对象数组与对象指针
对象数组与对象指针：对象数组就是每一个数组元素都是类的对象的数组，对象指针就是用于存放对象地址的变量。对象数组定义的一般格式是 类名 对象数组名[下标表达式]，使用方法是 对象数组名[下表表达式].成员名，对象指针的声明方式是 类名*对象指针名。
4 静态成员与友元
4.1 静态成员
在类定义中，类的成员可以用关键字static声明为静态的，这些成员就是静态成员，它被这类所有对象共享。类的私有成员只能在类的内部被访问，在外部要访问时，友元机制提供了很好的途径和方法。
4.2 友元
(1). 友元函数：不是类的成员函数，在外部定义时，不需要加上（：：）。在声明为
友元函数时，需要在其函数名前加上关键字friend。
(2). 友元成员：一个类的成员函数要声明为另一个类的友元函数时，必须要先定义这个类。
(3). 友元类：友元类的声明方法是在另一个类中加入形如“friend class 类名”的语句。当一个类做另一个类的友元时，友元类中的所有成员函数都可以访问另一个类的所有成员（包括私有成员）。
5 派生类与继承
5.1 继承
继承是在已有类的基础上创建新类的过程，新类就是派生类，已有类就是基类。
派生类不仅可以继承基类的功能，而且还能对基类的功能进行扩充、修改或重定义。
5.2 派生类
派生类：派生类有三种继承方式，公有继承（public）、私有继承（private）、保护继承（protect）。对于public继承，基类的public和 protect成员分别继承为派生类的public和 protect成员，基类的private成员在派生类中被隐藏。
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5.3 继承的两种方式
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继承：继承有单一继承和多重继承两种方式。
单继承的定义格式是 class 派生类名： 继承方式 基类名{…}。
多重继承的声明方式是 class 派生类名：继承方式1 基类名1，继承方式2 基类名2，……，继承方式n 基类名n{…}。
在C++中，要使公共基类只产生一个拷贝，应该把这个基类声明为虚基类。使用关键字virtual，语法形式是 class 派生类名：virtual 继承方式 基类名{…}。
6 多态性
6.1 多态
多态：多态性是指用一个名字定义不同的函数，这些函数执行不同但又类似的操作。这样可以极大地提高代码利用效率。
6.2 函数重载
函数重载，c++允许定义多个同名函数，只要这些函数属于不同的类或有不同的参数列表（类型，个数或不同类型参数的顺序至少有一个不同）。在调用重载函数时，为某类操作取一个通用的名字，而由编译器解决具体由哪个函数来执行。（析构函数无法重载）
6.3 运算符重载
运算符重载：通过运算符重载可以使运算符在不同的上下文有不同的含义，便于程序功能的实现与修改。
6.4 三大原则
(1). 重载不改变优先级
(2). 重载不改变运算符操作数个数 (3). 重载不能创造新运算符
6.5 模板 6.5.1 模板
模板可以利用以下的代码实现
Template 6 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 6.5.2 函数模板 WangDing 模板函数可以实现多个不同类型的函数运用同种功能。模板的使用可以进行显示实例化与隐式实例化，同时，函数模板也可以进行重载。 6.5.3 类模板 定义一个类模板是以关键字template开始，定义格式是：template 7 虚函数 当通过基类指针或引用将派生类对象作为基类使用时，覆写机制会失效，即只能访问基类中定义的成员。定义虚函数的方法是 Virtual 返回类型 函数名 （参数表） {、 函数体 } 在派生类中重新定义时，该函数的函数原型（包括返回类型，函数名，参数列表）必须与基类中的函数原型完全相同。注意，一个类的构造函数不能是虚函数，析构函数可以为虚函数。 8 实验内容 8.1 输入3个整数，按由小到大的顺序输出 输入3个整数，按由小到大的顺序输出 输入输出格式如下： 输入： 2 1 3 输出： 1 2 3 设计程序如下： #include Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 int a,b,c,*p1,*p2,*p3,*p; cin>>a>>b>>c; p1=&a;p2=&b;p3=&c; if(a>b) {p=p2;p2=p1;p1=p;} WangDing else { if(b>c) {p=p3;p3=p2;p2=p;} if(a>c) {p=p3;p3=p2;p2=p;} } cout<<*p1<<\" \"<<*p2<<\" \"<<*p3; } while (1) { } return 0; ; 8.2 输入3个字符串，按由小到大的顺序输出 输入3个字符串，按由小到大的顺序输出 输入输出格式如下 输入 cba abc bac 8 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 输出 abc bac cba 设计程序如下： #include 9 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 WangDing 8.3 写一函数，将一个3X3的矩阵转置 写一函数，将一个3X3的矩阵转置 提示：矩阵可存放到二维数组中，用指针完成数的交换(swap)操作 输入输出示例如下 输入 1 2 3 4 5 6 7 8 9 输出 1 4 7 2 5 8 3 6 9 设计程序如下： #include Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 for(j=0;j<3;j++) cin>>a[i][j]; p=a; q=a[0]; for(i=0;i<3;i++) for(j=i;j<3;j++) { t=*(q+3*i+j); *(q+3*i+j)=*(q+3*j+i); *(q+3*j+i)=t; } for(p=a;p 写一个函数，实现两个字符串的比较。即自己写一个strcmp函数，函数原型为 int strcmp(char * p1,char * p2) 设p1指向字符串s1，p2指向字符串s2。要求当s1=s2时，返回值为0；若s1≠s2时，返回它们二者第1个不同字符的ASCII码差值（如“BOY”与“BAD”，第2个字母不同，“O”与“A”之差为79-65=14）。如果s1>s2，则输出正值；如果s1 11 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 输出 14 设计程序如下： #include char a[100],b[100]; char *x,*y; int k; int strcmp(char *p,char *o); cin>>a>>b; x=a; y=b; k=strcmp(x,y); cout< int i,k; k=0; for(i=0;(*(p+i)!='\\0')||(*(o+i)!='\\0');i+=1) { if (*(p+i)==*(o+i)) k=0; else { k=*(p+i)-*(o+i); break; } } return k; } 12 / 32 WangDing Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 WangDing 8.5 输出100以内的所有素数 编写C++风格的程序，输出100以内的所有素数。 主：各个素数之间用空格隔开。 设计程序如下： #include int n,r,i; for(n=2;n<=100;n++) { for(i=2;i<=n-1;i++) { r=n%i; if(r==0) break; } if(i>=n-1) cout< Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 return 0; } WangDing 8.6 实现10个整数的冒泡排序 编写C++风格的程序，实现10个整数的冒泡排序（按递增的顺序）。。 注：输出的整数之间用空格隔开。 设计程序如下： #include int a[10]; int i,j,t; for(i=0;i<10;i++) { cin>>a[i]; } for(i=0;i<9;i++) { for(j=0;j<9-i;j++) { 14 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 if(a[j]>a[j+1]) { t=a[j]; a[j]=a[j+1]; a[j+1]=t; } } } for(i=0;i<10;i++) cout< 8.7 求三个数的最大公约数与最小公倍数 编程求三个数（假定这三个数中可以有两个或三个数相同）的最大公约数与最小公倍数。 例如： 输入： 10 12 20 输出 15 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 2 60 设计程序如下： #include int a,b,c,t,x,y,z; cin>>a>>b>>c; int gys(int i,int j); x=gys(gys(a,b),c); t=gys(a,b); y=a*b/t; t=gys(y,c); z=y*c/t; cout< return(j); } WangDing Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 16 / 32 WangDing 8.8 用递归的方法求n! 用递归的方法求n!。 例如： 输入 5 输出 120 设计程序如下： #include int fac(int n); int n,y; cin>>n; y=fac(n); cout< 17 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 { int f; if(n<0) cout<<\"data error\"; else if(n==0||n==1) f=1; else f=fac(n-1)*n; return(f); } WangDing 8.9 n个人围成一圈，顺序排号 n个人围成一圈，顺序排号。从第1个人开始报数（从1到3报数），凡是报到3的人退出圈子，问最后留下的是原来第几号的那位。（用指针实现） 例如： 输入 8 输出 7 设计程序如下： #include using namespace std; int main() { int i,k,m,n,num[50],*p; 18 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 cin>>n; p=num; for(i=0;i if(k==3) { *(p+i)=0; k=0; m++; } i++; if(i==n) i=0; } while(*p==0) p++; cout<<*p; return 0; } WangDing Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 19 / 32 WangDing 8.10 给链表结点赋值 建立一个链表（可以存放10个整数），给链表结点赋值，并输出。 例如： 输入 9 8 7 6 5 4 3 2 1 10 输出 9 8 7 6 5 4 3 2 1 10 设计程序如下： #include using namespace std; struct form { int num; struct form *next; }; int main() { struct form a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,*head,*p; cin>>a.num>>b.num>>c.num>>d.num>>e.num>>f.num>>g.num>>h.num>>i.num>>j.num; 20 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 head=&a; a.next=&b; b.next=&c; c.next=&d; d.next=&e; e.next=&f; f.next=&g; g.next=&h; h.next=&i; i.next=&j; j.next=NULL; p=head; do { cout< }while((p->next)!=NULL); cout< WangDing 21 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 8.11 n个整数位置移动 WangDing 有n个整数，使其前面各数顺序向后移m个位置，最后m个数变成最前面的m个数（用指针实现）。 例如： 输入： 8 12 43 65 67 8 2 7 11 3 输出 2 7 11 12 43 65 67 8 设计程序如下： #include int *p,a[50],i,j,k,n,m; p=a; cin>>n; for(i=0;i for(i=0;i for(i=0;i Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 WangDing 8.12 计算矩形的周长和面积 设计并定义一个矩形类（Rectangle），属性为矩形的左下与右上角的坐标，操作为计算矩形的周长和面积。 例如： 输入 1 1 2 3 输出 6 2 设计程序如下： #include Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 }; //主函数 int main() { int a,b,c,d,L,W; cin>>a>>b>>c>>d; L=abs(a-c); W=abs(b-d); juxing A(L,W);//定义类A，并传入参数 A.print();//使用类A的print方法 while (1) { } ; void print()//print方法 { } ~juxing(){}//析构函数，用于清理 int C,S;//定义数据类型 C=2*(length+width);//周长 S=length*width;//面积 cout< length=p.length; width=p.width; { } length=a;//将参数传递给成员变量 width=b;//将参数传递给成员变量 WangDing return 0; } 24 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 WangDing 8.13 学校在册人员类 设计一个学校在册人员类（ Person ）。数据成员包括：身份证号（ IdPerson ），姓名（ Name ），性别（ Sex ），生日（ Birthday ）和家庭住址（ HomeAddress ）数据类型均为字符串，字符串长度均为20。成员函数包括人员信息的录入和显示。还包括构造函数与拷贝构造函数。设计一个合适的初始值。 输入：610111788664369950 张三 男 1992.03.12 西安交通大学 输出：610111788664369950 张三 男 1992.03.12 西安交通大学 设计程序如下： #include Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 }; void Person::set_info()//说明了函数来自于哪个类 { } void Person::dis_info()//说明了函数来自于哪个类 { } //主函数 int main() { } Person a(\"1\",\"2\",\"3\",\"4\",\"5\"); Person b(a); //a.set_info(); b.dis_info(); while (1) { } return 0; ; void set_info(); //信息录入 void dis_info(); //信息显示 { } idperson=p.idperson; name=p.name; sex=p.sex; birthday=p.birthday; homeaddress=p.homeaddress; WangDing Person(Person &p) //复制构造函数，将p类的成员值复制给成员变量 cin>>idperson>>name>>sex>>birthday>>homeaddress;//信息录入，很明显这么多信息需要录入，需要查看类的定义 cout< Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 WangDing 8.14 构造一个日期时间类 构造一个日期时间类（Timedate），数据成员包括年、月、日和时、分、秒，函数成员包括设置日期时间和输出时间，并完成测试。（包括用构造函数和普通成员函数来设置日期时间值） 设计程序如下： #include Monday, June 24, 2019 }; int main() { TimeDate curr;//使用多态构造函数1，创建一个类 curr.show();//调用显示函数 void show()//显示函数定义 { } ~TimeDate()//析构函数，往往用来做“清理善后” 的工作 { } cout<<\"destructing TimeDate...\"< dt=localtime(&curr); year=dt->tm_year+1900; mon=dt->tm_mon+1; mday=dt->tm_mday; h=dt->tm_hour; m=dt->tm_min; s=dt->tm_sec; WangDing TimeDate(int a,int b,int c,int d,int e,int f)//多态，构造函数2 { } year=a; mon=b; mday=c; h=d; m=e; s=f; cout< 28 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 while (1)//等待（死循环） { } ; WangDing return 0; } 8.15 设计一个汽车类 编写一个程序设计一个汽车类vehicle,包含的数据成员有车轮个数wheels和车重weight.小车类car是它的私有派生类，其中包含载人数passenger_load.卡车类truck是vehicle的私有派生类，其中包含载人数passenger_load和载重量payload,每个类都有相关数据的输出方法。 程序设计： #include using namespace std; // 交通工具 class vehicle { }; private: int wheels; int weight; public: vehicle(int a,int b) { } void show1()//输出 { } cout<<\"wheels:\"< Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 // 小汽车 class car:private vehicle//继承交通工具 { }; // 卡车 class truck:public vehicle//继承交通工具 { private: int passenger_load;//载客人数 int payload;//载重量 private: int passenger_load;//载客人数 WangDing public: car(int a,int b,int c):vehicle(a,b)//继承交通工具 { } void show2()//输出 { } show1();//调用交通工具的输出 cout<<\"passenger:\"< truck(int a,int b,int c,int d):vehicle(a,b)//继承交通工具 { } void show3()//输出 { } show1();//调用交通工具的输出 cout<<\"passenger:\"< Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 }; // 主函数 int main() { int a,b,c,d,e; cin>>a>>b>>c>>d>>e;//输入 car m1(a,b,c);//小汽车类 truck m2(a,b,d,e);//卡车类 m1.show2();//输出小汽车信息，交通工具信息是共有的 m2.show3();//输出卡车信息，交通工具信息是共有的 while (1) { } ; WangDing return 0; } 9 心得体会 C语言是结构化和模块化的语言，C程序的设计者必须细致地设计程序中的每个细节，准确地考虑程序运行时每一时刻发生的事情，当程序规模变大时，结构化程序设计就显得力不从心。 而C++既可以用于面向过程的结构化程序设计，也可用于面向对象的程序设计。C++对C的增强体现在两个方面：1.对原来的面向过程机制做了扩充。2.增加了面向对象的机制。 学习C++之后，既可以进行面向对象的程序设计，也可以进行面向过程的程序设计。通过学习c++语言基础语法结构，包括数据结构、表达式、语句和函数，类和对象，静 31 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 WangDing 态成员与友元，派生类与继承，多态机制等收获到了不少，体会到了动手实践编写程序并调试的重要性。以后要更勤于练习，多问多想。 32 / 32 Email：572645517@qq.com Monday, June 24, 2019 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容