《面向对象程序设计》实验指导书 (1-6个实验,含参考代码).

面向对象程序设计

实验指导书

（适用：电子信息11级）

彭召意陶立新编写

计算机与通信学院

2014.9

目录

实验一 C++基础的应用 (1)

实验二类和对象的应用 (3)

实验三类的构造函数、析构函数的应用 (4)

实验四友员和运算符重载 (5)

实验五类的继承与派生 (6)

实验六类的多态性与虚函数 (7)

附录：各实验的程序代码 (8)

实验一 C++基础的应用

（实验课时：2 实验性质：设计）

实验名称: C++基础的应用

实验目的: （1）进一步学习VC++6.0开发环境及程序调试方法。

（2）练习C++函数的定义及使用；

（3）练习C++数组的定义及使用；

（4）练习C++指针的定义及使用；

（5）练习C++结构体的定义及使用；

（6）练习多文件的程序的编译和运行方法；

实验设备：（1）硬件：个人微机（配置不低于：CPU为P4，主频1.6G，内存256MB，硬盘40GB）；

（2）软件：操作系统为WindowsXP（或2000、server2003等），工具软件为Visual C++6.0。

实验内容: （1）熟悉Visual C++6.0编译系统的常用功能，特别是debug调试功能；

（2）编程1：编写一个程序c1.cpp，用来求2个或3个整数的最大数。要求：用重载函数的方法来求最大数；函数原型：int max( int a, int b) 和int max( int a, int b,int c)。

（3）编程2：编写一个程序c2.cpp，求：a！+ b! + c!的值。要求：使用递归函数。主程序和函数分开到两个源程序文件中，分别进行编译后，再运行；

（4）编程3：有一个3*4的矩阵，要求编程求出其中值最大的那个元素的值，以及其所在的行号和列号；

（5）编程4：建立一个动态链表并进行输出和删除管理。链表的每个节点为学生信息，包括：学号，姓名，性别，下一学生信息的指针。程序的工作：（a）建立三个学生信息的节点，然后顺序输出该三个学生信息；（b）删除中间的节点，再顺序输出学生信息。

（6）使用debug调试功能：追踪第2个程序中函数的运行。

（7）思考：

在第2个程序中，如果a，b，c的值较大，则显示的结果会怎样？这时如何解决此问题？

（提示：显示的结果会不对，可能还会是负数，定义一个数组来存放最后结果。）

实验要求: （1）掌握Visual C++6.0开发环境的常用功能及使用，能进一步使用Visual C++6.0的debug调试功能：单步调试、设置断点等；

（2）掌握C++函数的定义及使用，掌握函数的嵌套调用和递归调用的方法；

（3）掌握C++数组、指针、结构体的定义及使用；

（4）掌握多文件的程序的编译和运行方法；

（5）程序格式规范，程序运行正确；

（6）认真书写实验报告，如实填写各项实验内容。

实验步骤: （1）启动Visual C++6.0开发环境；

（2）熟悉Visual C++6.0编译系统的常用功能；

（3）在file菜单中，新建C++源程序c1.cpp；

（4）编辑C++源程序文件c1.cpp的内容。

（5）编译c1.cpp，系统会提示是否创建工程（由于前面没有创建工程），选择“是”。则创建一个工程；

（6）程序编译正确时，则可建立可执行程序；

（注意观察每步的结果）

（7）运行可执行文件；

（8）关闭工作空间。

（9）对编程2，在file菜单中，新建C++源程序cpp2_1；

（10）编辑C++源程序文件cpp2_1的内容；

（11）编译cpp2_1，系统会提示是否创建工程（由于前面没有创建工程），选择“是”，则创建工程；

（12）在file菜单中，新建C++源程序cpp2_2；

（13）编辑C++源程序文件cpp2_2的内容；

（14）编译文件cpp2_2时，系统提示是否加入到此工程，选择“是”，则把文件cpp2_2加入到该工程中。

（15）编译和运行此程序，并注意观察每步的结果。

（16）使用调试功能：运行到光标处、单步跟踪、查看变量值。

（17）使用关闭工作空间。

（18）参照上述方法，完成编程3和编程4。

注意：若编译时出错：“fatal error c1010:unexpexted end of file while looking for precompiled header directive.”；

该文件需要包含头文件：stdafx.h，即在开头有语句：#include “stdafx.h”

思考题：假如已建立了两个C++源程序c1.cpp和c2.cpp。先用open打开c1.cpp，并完成了编译、连接和运行，再打开c2.cpp，对它进行编译和连接。此时会出现什么问题？原因何在？怎样解决？

实验二类和对象的应用

（实验课时：2 实验性质：设计）

实验名称: 类和对象的应用

实验目的: （1）熟悉C++面向对象的程序设计的基本概念；

（2）练习类的定义和对象的创建；

（3）练习对象的成员函数的调用方法以及对象的初始化；

实验设备：（1）硬件：个人微机（配置不低于：CPU为P4，主频1.6G，内存256MB，硬盘40GB）；

（2）软件：操作系统为WindowsXP（或2000、server2003等），工具软件为Visual C++6.0。

实验内容: 事先编好程序，上机调试和运行程序，分析结果。

（1）编程1：定义并实现一个简单的学生类：公有属性为：学号、姓名、班级，成员函数为输入和显示一个学生的上述信息；

（2）将程序（1）中的数据成员改为私有的,考虑对程序有何影响；

（3）编程2：设计一个长方形类 Rectangle。成员变量包括：长度和宽度，成员函数有：Area计算面积，Set设置长方形的长和宽，Get获取长方形的长和宽。最后，编写一个主程序来测试该类及成员函数。

（4）编程3：设计一个汽车类Car。成员变量有：品牌，颜色，车门，车灯，行驶速度。成员函数有：打开车门、打开车灯、加速、减速等。最后，编写一个主程序来测试该类及功能。（提示：在成员函数中用输出成员函数名来表示该成员函数被调用）

实验要求: （1）掌握C++类和对象的基本概念；

（2）掌握C++类和对象的定义及使用；

（3）掌握对象的成员函数的调用方法；

（4）程序格式规范，程序运行正确；

（5）认真书写实验报告，如实填写各项实验内容。

实验步骤: （1）启动Visual C++6.0开发环境；

（2）创建一个项目；

（3）建立C++源程序文件；

（4）编辑C++源程序文件内容；

（5）建立并运行可执行程序；

（6）关闭工作空间。

实验三类的构造函数、析构函数的应用

（实验课时：2 实验性质：设计）

实验名称: 类的构造函数、析构函数的应用

实验目的: （1）练习类的构造函数、析构函数的定义和使用方法；

（2）练习对象数组、对象指针的使用；

（3）练习类的静态成员的使用。

实验设备：（1）硬件：个人微机（配置不低于：CPU为P4，主频1.6G，内存256MB，硬盘40GB）；

（2）软件：操作系统为WindowsXP（或2000、server2003等），工具软件为Visual C++6.0。

实验内容: （1）编程：设计一个学生类。要求：

学生的属性有：学号，姓名，性别；

学生的行为有：输入学生的上述属性和输出学生的上述属性。

编写构造函数对学生的所有属性初始化，无参数的构造函数设置学号为1001，姓名为“张三”，性别为‘M’（‘M’代表男，‘F’代表女）。

（2）修改上述程序：修改定义析构函数，在析构函数中输出学号。再运行程序，观察运行结果。

（3）修改上述main程序：使用对象指针，用new生成一个学生对象，然后，用delete清除该对象，使用单步运行观察运行结果。

（4）修改上述程序：增加一个私有数据成员成绩score；增加一个成员函数readdata：输入一学生的学号和成绩；增加一个成员函数getscore：取得学生的成绩。再修改main函数；定义一个班的同学（假如一个班有10位同学，采用对象数组），输出该班的平均成绩。

（5）不用对象数组，而使用静态的数据成员来实现（4）中求一个班的学生的平均成绩，学生的成绩在构造函数中输入。

（提示：定义2个静态数据成员，1个是存储总成绩，1个是存储学生人数）。

（6）分别运行上述程序，并分析结果。

注意：在增加一个新的功能时，可以把暂时不需要的功能代码给注释掉。

实验要求: （1）掌握C++类的构造函数、析构函数的定义和使用方法；

（2）掌握C++对象数组、对象指针的使用；

（3）掌握类的静态数据成员的定义和使用；

（4）程序格式规范，程序运行正确；

（5）认真书写实验报告，如实填写各项实验内容。

实验步骤: （1）启动Visual C++6.0开发环境；

（2）创建一个项目；

（3）建立C++源程序文件；

（4）编辑C++源程序文件内容；

（5）建立并运行可执行程序；

（6）关闭工作空间。

实验四友员和运算符重载

（实验课时：2 实验性质：设计）

实验名称: 友元和运算符重载

实验目的: （1）进一步了解运算符重载的概念和使用方法；

（2）掌握几种常用的运算符重载的方法；

（3）练习友员函数的定义和使用；

（4）了解转换构造函数的使用方法。

实验设备：（1）硬件：个人微机（配置不低于：CPU为P4，主频1.6G，内存256MB，硬盘40GB）；

（2）软件：操作系统为WindowsXP（或2000、server2003等），工具软件为Visual C++6.0。

实验内容: 事先编好程序，上机调试和运行程序，分析结果。

（1）有两个矩阵a和b，均为2行3列。求两个矩阵之和。重载运算符“+”，使之能用于矩阵相加。如：c=a+b。

（2）编写一个友元函数来读取矩阵指定所在行列的值。

（3）定义一个Teacher(教师)类和一个Student(学生)类，二者有一部分数据成员是相同的，例如num(号码)，name(姓名),sex(性别)。编写程序，将一个Student对象(学生)转换为Teacher(教师)类，只将以上3个相同的数据成员移植过去。可以设想为：一位学生大学毕业了，留校担任教师，他原有的部分数据对现在的教师身份来说仍然是有用的，应当保留并成为其教师的数据的一部分。

实验要求: （1）掌握C++运算符重载的概念和使用方法；

（2）熟悉转换构造函数的使用方法；

（3）程序格式规范，程序运行正确；

（4）认真书写实验报告，如实填写各项实验内容。

实验步骤: （1）启动Visual C++6.0开发环境；

（2）创建一个项目；

（3）建立C++源程序文件；

（4）编辑C++源程序文件内容；

（5）建立并运行可执行程序，并分析结果；

（6）关闭工作空间。

实验五类的继承与派生

（实验课时：2 实验性质：设计）

实验名称：类的继承与派生

实验目的: （1）进一步理解继承与派生的概念；

（2）掌握通过继承派生出一个新的类的方法；

实验设备：（1）硬件：个人微机（配置不低于：CPU为P4，主频1.6G，内存256MB，硬盘40GB）；

（2）软件：操作系统为WindowsXP（或2000、server2003等），工具软件为Visual C++6.0。

实验内容: 事先编好程序，上机调试和运行程序，分析结果。

（1）编程：编写一个学生类Student。要求：

①学生的保护属性有：学号（Num），姓名（Name），性别（Sex）；

学生的公用成员函数有：ReadData( )用于输入Num、Name、Sex。OutputData( )用于输出Num、Name、Sex。

②然后，在学生类的基础上派生出研究生类Graduate，该类新增私有属性研究方向（ResearchD），新增公用成员函数ResearchWork( )，该函数功能为输出学号和研究方向。

③编写main函数测试基类和派生类的各属性很函数的访问。修改派生类的派生方式以及基类成员的访问方式，再测试看看基类和派生类的属性访问方式有何不同。

（2）编程：在上述工程中增加一个Teacher（教师）类，采用多重继承方式由Student和Teacher类公有派生出新类Student_Teacher。要求：

①Teacher类的保护成员有：Name、Sex、Title（职称）、Wages（工资）。两个基类中的Name、Sex同名，在引用这些数据成员时，指定作用域。

②在派生类Student_Teacher中，增加两个成员函数：ReadF1（）用于读入：Num、Name、Sex、Title、Wages。Show（）用于输出数据，在Show（）中，首先调用Student 类的display（）函数用于输出Num、Name、Sex，然后再用cout语句输出Title、Wages。

③在类体中声明成员函数，在类外定义成员函数。

思考题：类的三种继承方式的主要区别是什么？

实验要求: （1）掌握继承与派生的概念；

（2）掌握通过继承派生出一个新的类的方法；

（3）程序格式规范，程序运行正确；

（4）认真书写实验报告，如实填写各项实验内容。

实验步骤: （1）启动Visual C++6.0开发环境；

（2）创建一个项目；

（3）建立C++源程序文件；

（4）编辑C++源程序文件内容；

（5）建立并运行可执行程序；

（6）关闭工作空间。

实验六类的多态性与虚函数

（实验课时：2 实验性质：设计）

实验名称: 类的多态性与虚函数

实验目的: （1）了解多态性的概念；

（2）了解虚函数的作用和使用方法；

（3）了解纯虚函数和抽象类的概念和用法。

实验设备：（1）硬件：个人微机（配置不低于：CPU为P4，主频1.6G，内存256MB，硬盘40GB）；

（2）软件：操作系统为WindowsXP（或2000、server2003等），工具软件为Visual C++6.0。

实验内容: 事先编好程序，上机调试和运行程序，分析结果。

（1）编程：定义抽象基类Shape（图形）。

Shape类有一个公共的纯虚函数Area，用于派生类求图形的面积。

（2）由Shape派生出3个派生类：Circle（圆形）、Rectangle(矩形)、Triangle（三角形），用一个函数PrintArea分别输出以上三者的面积，3个图形的数据在定义对象时给定。

在主程序中测试这些类的PrintArea函数。

（3）在类Circle基础上再派生一个圆柱体Cylinder，重载Area函数求圆柱体的体积。然后，编写主程序采用静态多态性和动态多态性分别测试Area函数。

（4）在类Circle中定义一个析构函数，让它输出一行信息“This is Cicle Destruction。”，在类Cylinder中定义一个析构函数，让它输出一行信息“This is Cylinder Destruction。”。

在主程序中用指向基类Circle类的指针动态生成Cylinder类对象，然后用delete 语句释放该对象，测试看看运行结果如何。再修改Circle的析构函数为虚函数，测试看看运行结果如何。

（5）运行上述程序，并分析结果。

实验要求: （1）掌握多态性的概念；

（2）掌握虚函数的作用和使用方法；

（3）掌握纯虚函数和抽象类的概念和用法；

（4）程序格式规范，程序运行正确；

（5）认真书写实验报告，如实填写各项实验内容。

实验步骤: （1）启动Visual C++6.0开发环境；

（2）创建一个项目；

（3）建立C++源程序文件；

（4）编辑C++源程序文件内容；

（5）建立并运行可执行程序，并分析结果；

（6）关闭工作空间。

思考题：虚函数的作用是什么？

附录：各实验的程序代码实验1：程序代码

程序1：

#include

using namespace std;

int main()

{int max(int a,int b,int c);

int max(int a,int b);

int a=8,b=-12,c=7;

cout<<"max(a,b,c)="<

cout<<"max(a,b)="<

return 0;

}

int max(int a,int b,int c)

{if(b>a) a=b;

if(c>a) a=c;

return a;

}

int max(int a,int b)

{if(a>b) return a;

else return b;

}

程序2：

//cpp2_1.cpp

#include

using namespace std;

int main()

{int fac(int);

int a,b,c,sum=0;

cout<<"enter a,b,c:";

cin>>a>>b>>c;

sum=sum+fac(a)+fac(b)+fac(c);

cout<

return 0;

}

//cpp2_2.cpp，递归方式

int fac(int n)

if ( n<=1) return 1;

else

return ( n*fac(n-1));

}

//cpp2_2.cpp，非递归方式

int fac(int n)

{int f=1;

for (int i=1;i<=n;i++)

f=f*i;

return f;

}

程序3：

#include

using namespace std;

int main()

{ int i,j,row=0,colum=0,max;

int a[3][4]={{5,12,23,56},{19,28,37,46},{-12,-34,6,8}};

max=a[0][0];

for (i=0;i<=2;i++)

for (j=0;j<=3;j++)

if (a[i][j]>max)

{max=a[i][j];

row=i;

colum=j;

}

cout<<"max="<

}

程序4：

#include

//#include

using namespace std;

const int n=10;

struct student

{ char num[6];

char name[8];

char sex;

student *next;

int main()

{ int i;

student *head,*p1,*p2;

head=p1=NULL;

for (i=0;i<3;i++)

{

p2 = new student;

if (p2==NULL)

break;

cout<<"input student information: "<

cout<<"Num:";

cin>>p2->num;

cout<<"name:";

cin>>p2->name;

cout<<"sex:";

cin>>p2->sex;

if (i==0)

{

head=p1=p2;

}

else

{

p1->next = p2;

p1 = p2;

}

}

if (p1!=NULL) p1->next = NULL;

cout<<"Output information:\n";

p1=head;

i=0;

while (p1!=NULL)

{

i++;

cout<<"Number " <

cout << "num:"<num<<" name:"<name <<" sex:"<sex<

p1 = p1->next;

}

p1= head->next;

head->next = p1->next;

delete p1;

cout<<"After delete,Output information:\n";

p1=head;

i=0;

while (p1!=NULL)

{

i++;

cout<<"Number " <

cout << "num:"<num<<" name:"<name <<" sex:"<sex<

p1 = p1->next;

}

while (head!=NULL)

{

p1 = head->next;

delete head;

head = p1;

}

return 0;

}

思考题：

打开c2.cpp，对它进行编译时，出现提示：

选择“否”，出现提示：

选择“是”，则编译完成。连接时，出现错误提示：

--------------------Configuration: Cpp1 - Win32 Debug-------------------- Linking...

Cpp2.obj : error LNK2005: _main already defined in Cpp1.obj

Debug/Cpp1.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found Error executing link.exe.

Cpp1.exe - 2 error(s), 0 warning(s)

出错原因：c1工程中有两个main()函数。

解决方法：关闭c1的工作空间后，再打开c2.cpp。

实验2：程序代码

（1）定义并实现类student

#include

class student //定义类

{ public: //类的公有成员

int Num;

char Name[10];

char Sclass[20];

void inputs( )

{ c in>>Num>>Name>>Sclass;}

void display( )

{ cout << "\n 学号: "<< Num<<”姓名:”<

void main( ) //主函数

{ student ss; //声明对象

ss.input s(); //调用成员函数

ss.display( );

}

（2）程序2

include

using namespace std;

class Time

{public:

void set_time(void)

{cin>>hour;

cin>>minute;

cin>>sec;

}

void show_time(void)

{cout<

private: int hour;

int minute;

int sec;

};

Time t;

int main()

{

t.set_time();

t.show_time();

return 0;

}

程序3

#include

using namespace std;

class Time

{public:

void set_time(void);

void show_time(void);

private:

int hour;

int minute;

int sec;

};

void Time::set_time(void)

{cin>>hour;

cin>>minute;

cin>>sec;

}

void Time::show_time(void)

{cout<

Time t;

int main()

{ t.set_time();

t.show_time();

return 0;

}

实验3：程序代码

（1）3.5

#include

#include

using namespace std;

class Student

{public:

Student(int n,string nam,char s)

{num=n;

name=nam;

sex=s;

cout<<"Constructor called."<

}

~Student()

{cout<<"Destructor called."<

void display()

{cout<<"num:"<

cout<<"name:"<

cout<<"sex:"<

}

private:

int num;

string name;

char sex;

};

int main()

{Student stud1(10010,"Wang_li",'f');

stud1.display();

Student stud2(10011,"Zhang_fun",'m');

stud2.display();

return 0;

}

（2）修改析构函数：

~Student()

{cout<<"Num="<

（3）增加部分：

Student *p=new Student(10012,"Li_si",'m'); delete p;

（4）增加部分：

数据成员：

float score;

成员函数：

public:

Student() {};

void read data() { cin>>num>>score;}

float getscore() {return score;}

修改main：

增加：Student s[10];

int i;

float total=0;

增加：

for (i=0;i<10;i++)

{

s[i].readdata();

total+=s[i].getscore();

}

cout<

（5）增加：

在类Student中：friend void fdisplay(Student *s);

在类外：

void fdisplay(Student *s)

{cout<<" Num="<num<<" Name="<name<<" score="<score<

};

在main函数中：

Student s1;

s1.readdata();

fdisplay(&s1);

程序1：

#include

using namespace std;

class Matrix //定义Matrix类{public:

Matrix(); //默认构造函数

friend Matrix operator+(Matrix &,Matrix &); //重载运算符“+”

void input(); //输入数据函数

void display(); //输出数据函数

private:

int mat[2][3];

};

Matrix::Matrix() //定义构造函数

{for(int i=0;i<2;i++)

for(int j=0;j<3;j++)

mat[i][j]=0;

}

Matrix operator+(Matrix &a,Matrix &b) //定义重载运算符“+”函数{Matrix c;

for(int i=0;i<2;i++)

for(int j=0;j<3;j++)

{c.mat[i][j]=a.mat[i][j]+b.mat[i][j];}

return c;

}

void Matrix::input() //定义输入数据函数{cout<<"input value of matrix:"<

for(int i=0;i<2;i++)

for(int j=0;j<3;j++)

cin>>mat[i][j];

}

void Matrix::display() //定义输出数据函数

{for (int i=0;i<2;i++)

{for(int j=0;j<3;j++)

{cout<

cout<

}

int main()

{Matrix a,b,c;

a.input();

cout<

a.display();

cout<

b.display();

c=a+b; //用重载运算符“+”实现两个矩阵相加cout<

c.display();

return 0;

}

另外的参考矩阵类：

定义一个矩阵类Matrix

//首先定义了矩阵类的最大行数和列数

#include

using namespace std;

#define MaxRow 100

#define MaxColumn 100

class Matrix //定义Matrix类

{public:

Matrix() { Row = 2;Column = 2;}; //默认构造函数

Matrix(int r,int c) //带参数的构造函数

{ int i,j;

if (r>MaxRow)

Row = MaxRow;

else

Row = r;

if (c>MaxColumn)

Column = MaxColumn;

else

Column = c;

for(i=0;i

for (j=0;j

MatVal[i][j] = 0;

};

private:

int MatVal[MaxRow][MaxColumn]; //矩阵值

int Row;//行数

int Column; //列数

};