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1、C+面向对象程序设计实验指导手册班级：_学号：_姓名：_电子与信息工程学院计算机科学系第一部分 上机实验的指导思想和要求一、上机实验的目的学习C+程序设计不能满足于“懂得了”，满足于了解了语法和能看懂书上的程序，而应当掌握程序设计的全过程，即能独立编写出源程序，独立上机调试程序，独立运行程序和分析结果。设计C+的初衷是为方便开发大型程序，虽然在学校中初学C+时还没有机会接触到大型程序，更不可能编写出能供实际应用的大型程序，而只能接触到比较简单的程序。但是应当通过学习C+课程，对C+有比较全面的、然而是初步的认识，为今后进一步学习和应用C+打下良好的基础。程序设计是一门实践性很强的课程，必须十分
2、重视实践环节。许多实际的知识不是靠听课和看书学到手的，而是通过长时间的实践积累的。要提倡通过实践去掌握知识的方法。必须保证有足够的上机实验时间，学习本课程应该至少有30 小时的上机时间，最好能做到与授课时间之比为1：1 。除了学校规定的上机实验以外，应当提倡学生自己课余抽时间多上机实践。上机实验的目的，绝不仅是为了验证教材和讲课的内容，或者验证自己所编的程序正确与否。学习程序设计，上机实验的目的是：（1）加深对讲授内容的理解，尤其是一些语法规定，光靠课堂讲授，既枯燥无味又难以记住，但它们是很重要的，初学者的程序出错往往错在语法上。通过多次上机，就能自然地、熟练地掌握。通过上机来掌握语法规则是行
3、之有效的方法。（2）熟悉所用的计算机系统的操作方法，也就是了解和熟悉C+程序开发的环境。一个程序必须在一定的外部环境下才能运行，所谓“环境”，就是指所用的计算机系统的硬件和软件条件，或者说是工作平台。使用者应该了解为了运行一个C+程序需要哪些必要的外部条件（例如硬件配置、软件配置），可以利用哪些系统的功能来帮助自己开发程序。每一种计算机系统的功能和操作方法不完全相同，但只要熟练掌握一两种计算机系统的使用，再遇到其他系统时便会触类旁通，很快地学会。（3）学会上机调试程序。也就是善于发现程序中的错误，并且能很快地排除这些错误，使程序能正确运行。经验丰富的人，在编译连接过程中出现“出错信息”时，一般
4、能很快地判断出错误所在，并改正之。而缺乏经验的人即使在明确的“出错提示”下也往往找不出错误而求助于别人。要真正掌握计算机应用技术，就不仅应当了解和熟悉有关理论和方法，还要求自己动手实现。对程序设计来说，则要求会编程序并上机调试通过。因此调试程序不仅是得到正确程序的一种手段，而且它本身就是程序设计课程的一个重要的内容和基本要求，应给予充分的重视。调试程序固然可以借鉴他人的现成经验，但更重要的是通过自己的直接实践来累积经验，而且有些经验是只能“会意”难以“言传”。别人的经验不能代替自己的经验。调试程序的能力是每个程序设计人员应当掌握的一项基本功。因此，在做实验时千万不要在程序通过后就认为万事大吉、
5、完成任务了，而应当在己通过的程序基础上作一些改动（例如修改一些参数、增加程序一些功能、改变某些语句等），再进行编译、连接和运行。甚至于“自设障碍”，即把正确的程序改为有错的（例如语句漏写分号；比较符“= =”错写为赋值号“=”；使数组下标出界；使整数溢出等），观察和分析所出现的情况。这样的学习才会有真正的收获，是灵活主动的学习而不是呆板被动的学习。二、上机实验前的准备工作在上机实验前应事先做好准备工作，以提高上机实验的效率，准备工作至少应包括：（1）了解所用的计算机系统（包括C+编译系统和工作平台）的性能和使用方法；（2）复习和掌握与本实验有关的教学内容；（3）准备好上机所需的程序。手编程序应
6、书写整齐，并经人工检查无误后才能上机，以提高上机效率。初学者切忌不编程序或抄别人程序去上机，应从一开始就养成严谨的科学作风；（4）对运行中可能出现的问题事先作出估计，对程序中自己有疑问的地方，应作出记号，以便在上机时给予注意；（5）准备好调试和运行时所需的数据。三、上机实验的步骤上机实验时应该一人一组，独立上机。上机过程中出现的问题，除了是系统的问题以外，一般应自己独立处理，不要轻易举手问教师。尤其对“出错信息”，应善于自己分析判断。这是学习调试程序的良好机会。上机实验一般应包括以下几个步骤：（1）进入C+工作环境（例如Visual C+6.0）。（2）输入自己所编好的程序。（3）检查一遍已输
7、入的程序是否有错（包括输入时打错的和编程中的错误），如发现有错，及时改正。（4）进行编译和连接。如果在编译和连接过程中发现错误，屏幕上会出现“出错信息”，根据提示找到出错位置和原因，加以改正。再进行编译，如此反复直到顺利通过编译和连接为止。（5）运行程序并分析运行结果是否合理和正确。在运行时要注意当输入不同数据时所得到的结果是否正确。（6）输出程序清单和运行结果。四、实验报告实验后，应整理出实验报告，实验报告应包括以下内容：（1）题目；（2）程序清单（计算机打印出的程序清单）；（3）运行结果（必须是上面程序清单所对应打印输出的结果）；（4）对运行情况所作的分析以及本次调试程序所取得的经验。如果
8、程序末能通过，应分析其原因。第二部分 关于程序的调试和测试一、程序错误的类型为了帮助各位同学调试程序和分析程序，下面简单介绍程序出错的种类。（1）语法错误即不符合C+语言的语法规定，例如将main 错写为naim ，括号不匹配，语句最后漏了分号等，这些都会在编译时被发现并指出。这些都属于“致命错误”， 不改正是不能通过编译的。对一些在语法上有轻微毛病但不影响程序运行的错误（如定义了变量但始终未使用），编译时会发出“警告”，虽然程序能通过编译，但不应当使程序“带病工作”，应该将程序中所有导致“错误（error）”和“警告（warning）”的因素都消除，再使程序投入运行。（2）逻辑错误这是指程序
9、无语法错误，也能正常运行，但是结果不对。例如求s=l+2+3+100，有人写出以下语句：for（s=0, i=1; iab;c=a/b;coutcendl;return 0;当输入的b为非零值时，运行无问题。当输入的b为零时，运行时出现“溢出（overflow）”的错误。如果在执行上面的cin语句时输入456.78 34.56，则输出c的值为2，显然是不对的。这是由一于输入的数据类型与输入格式符不匹配而引起的。二、程序的测试程序调试的任务是排除程序中的错误，使程序能顺利地运行并得到预期的效果。程序的调试阶段不仅要发现和消除语法上的错误，还要发现和消除逻辑错误和运行错误。除了可以利用编译时提示的
10、“出错信息”来发现和改正语法错误外，还可以通过程序的测试来发现逻辑错误和运行错误。程序测试的任务是尽力寻找程序中可能存在的错误。在测试时要设想到程序运行时的各种情况，测试在各种情况下的运行结果是否正确。程序测试是程序调试的一个组成部分。有时程序在某些情况下能正常运行，而在另外一些情况下不能正常运行或得不到正确的结果，因此，一个程序即使通过编译并正常运行而且结果正确，还不能认为程序没有问题了。要考虑是否在任何情况下都能正常运行并且得到正确的结果。测试的任务就是要找出那些不能正常运行的情况和原因。下而通过一个典型的和容易理解的例子来说明测试的概念。求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。有人根据求
11、根公式x1, 2=(-bsqrt(b2-4ac)/2a编写出以下程序：# include # includeusing namespace std;int main( ) float a, b, c, disc, x1, x2; cinabc; disc=b*b-4*a*c; x1=(-b + sqrt(disc)/(2*a); x2=(-b - sqrt(disc)/(2*a); cout”x1=”x1”x2=”x20有两个不等的实根：x1, 2=(-bsqrt(b2-4ac)/2a b2-4ac=0有两个相等的实根：x1= x 2=-b/2a b2-4ac0 a0，b2-4ac=0 a0，
12、 b2-4ac0 a=0，b0 a=0，b= 0，c = 0 a=0，b= 0，c0应当分别测试程序在以上6 种情况下的运行情况，观察它们是否符合要求。为此，应准备6 组数据。用这6 组数据去测试程序的“健壮性”。在使用上面这个程序时，显然只有满足情况的数据才能使程序正确运行，而输入满足情况的数据时，程序出错。这说明程序不“健壮”。为此，应当修改程序，使之能适应以上6 种情况。可将程序改为：#include#includeusing namespace std;int main( ) float a, b, c, disc, x1, x2, p, q; coutabc; if(a= =0) i
13、f(b= =0) if(c= =0) coutIt is trivial.endl; else coutIt is impossible.endl; else coutIt has one solution:endl; coutx=-c/b=0) if(disc0) coutIt has two real solutions:endl; x1=(-b+sqrt(disc)/(2*a); x2=(-b-sqrt(disc)/(2*a); coutx1=x1,x2=x2endl; else coutIt has two same real solutions:endl; coutx1=x2=-b/
14、(2*a)endl; else coutIt has two complex solutions:endl; p=-b/(2*a); q=sqrt(-disc)/(2*a); coutx1=p+qi, x2=p-qi“a + b =” a + b ; 选择BuildCompile test.cpp命令，对此源程序进行编译。观察和分析编译信息。 根据编译信息指出的错误，修改程序。再进行编译，如果还有错，再重复此过程，直到编译不出错为止。 选择BuildBuild test.exe命令，对程序进行连接，如果不出错，就会生成可执行程序test.exe 。 选择BuildExecute test.ex
15、e 命令，执行可执行程序test.exe观察屏幕的变化。在输出窗口应显示程序运行结果。 分析结果是否正确，如果不正确或认为输出格式不理想，可以修改程序，然后重新执行以上至步骤。此外，还可利用已有的源程序建立一个新程序。由于刚才已建立了一个名为test.cpp 的源程序，可以以它为基础建立一个新程序，这样更方便些。按以下步骤： 通过“资源管理器”或“我的电脑”，按文件路径找到已有源程序test.cpp。 双击“test.cpp”图标，进入Visual C+集成环境，打开test.cpp。 在test.cpp基础上将源程序修改为以下内容（第1章第9题）：# include using namesp
16、ace std ; int main ( ) int a , b ; c = add ( a , b ) cout a + b = cendl ; return 0 ; int add ( int x , int y ) ; z = x + y ; return (z); 选择FileSave as命令，用新的文件名other.cpp保存。此时，other.cpp与test.cpp 在同一子目录下。 对新文件other.cpp进行编译、连接和运行。步骤与前相同。3 预习内容C +面向对象程序设计第1章。这是第一个实验，写得比较详细。希望大家能在实验中多思考，多给自己提问题，多设想几种可能性。做
17、实验时不要满足于验证书本知识。在以后的实验中，请大家自己设计具体的实验步骤，尽可能自己补充增加一些内容，以提高自己的实践能力。实验二 C+对C的扩充1实验目的（1）了解在面向过程程序设计中C+对C功能的扩充与增强，并善于在编写程序过程中应用这些新的功能。（2）进一步熟悉在所用的系统上编辑、编译、连接和运行C+程序的方法。（3）进一步熟悉C+程序的结构和编程方法。2实验内容和步骤要求事先编好解决下面问题的程序，然后上机输入程序并调试运行。（1）输入以下程序，进行编译，观察编译情况，如果有错误，请修改程序，再进行编译，直到没有错误，然后进行连接和运行，分析运行结果（本题是C+面向对象程序设计第1章
18、习题第9题）。# include using namespace std ; int main ( ) int a , b ; c = add ( a , b ) cout a + b = cendl ; return 0 ; int add ( int x , int y ) ; z = x + y ; return (z);（2）编一个程序，用来求2个或3个正整数中的最大数。 用不带默认参数的函数实现。 用带有默认参数的函数实现。（本题是C+面向对象程序设计第1章习题第11题）对比两种方法，分析用带有默认参数的函数的优点和应用的场合。总结如何选择默认参数的值。请分析本题中默认参数的值应该在
19、什么范围。（3）输入两个整数，将它们按由大到小的顺序输出（本题是C+面向对象程序设 计第1章习题第12题）。 使用指针方法。 使用变量的引用。比较这两种方法的特点和使用方法。（4）对3个变量按由小到大顺序排序，要求使用变量的引用（本题是C+面向对象程序设计第1章习题第13题）。 使用指针方法。 使用变量的引用。请总结使用引用时要注意什么问题。（5）有5个字符串，要求对它们按由小到大顺序排列，用string方法（本题是C+ 面向对象程序设计第1章习题第16题）。（6）编一个程序，用同一个函数名对n个数据进行从小到大排序，数据类型可以是整型、单精度型、双精度型（本题是C+面向对象程序设计第1章习题
20、第17题和18题）。 用重载函数实现。 用函数模板实现。比较这两种方法各有什么特点，什么情况下可以用函数模板代替重载函数？什么情况下不可以用函数模板代替重载函数？3预习内容C+面向对象程序设计第l章。实验三 类和对象（一）1实验目的（1）掌握声明类的方法，类和类的成员的概念以及定义对象的方法。（2）初步掌握用类和对象编制基于对象的程序。（3）学习检查和调试基于对象的程序。2实验内容（1）有以下程序：# include using namespace std ; class Time /定义Time类 public： /数据成员为公用的int hour ; int minute ; int se
21、c ; ;int main ( ) Time tl ; /定义t1为Time类对象cintl.hour ;/输入设定的时间cin tl.minute ;cintl.sec ; coutt1.hour”：”t1.minutetl.secendl; /输出时间return 0; 改写程序，要求： 将数据成员改为私有的； 将输入和输出的功能改为由成员函数实现； 在类体内定义成员函数。然后编译和运行程序。请分析什么成员应指定为公用的？什么成员应指定为私有的？什么函数最好放在类中定义？什么函数最好在类外定义？本题是C+面向对象程序设计第2章第2题。（2）分别给出如下的3个文件： 含类定义的头文件stud
22、ent.h 。/student.h （这是头文件，在此文件中进行类的声明）class Student /类声明 public : void display ( ) ; /公用成员函数原型声明private : int num ; char name20 ; char sex ; ; 包含成员函数定义的源文件student.cpp。/student.cpp （在此文件中进行函数的定义）# include # include “student.h” /不要漏写此行，否则编译通不过void Student : : display ( ) /在类外定义display类函数 cout”num:”nume
23、ndl; cout”name:”nameendl;cout”sex:”sexendl; 包含主函数的源文件main.cpp。为了组成一个完整的源程序，应当有包括主函数的源文件：/main.cpp （主函数模块）# include # include ”student.h” /将类声明头文件包含进来int main ( ) Student stud ; /定义对象stud.display( ); /执行stud对象的display函数return 0; 请完善该程序，在类中增加一个对数据成员赋初值的成员函数set_value。上机调试并运行。本题是C+面向对象程序设计第2章第4题。（3）需要求3
24、个长方柱的体积，请编一个基于对象的程序。数据成员包括length（长）、width（宽）、height（高）。要求用成员函数实现以下功能： 由键盘分别输入3 个长方柱的长、宽、高； 计算长方柱的体积； 输出3个长方柱的体积。请编程序，上机调试并运行。本题是C+面向对象程序设计第2章第6题。3预习内容C+面向对象程序设计第2章。实验四 类和对象（二）1实验目的（1）进一步加深对类和对象的理解。（2）掌握类的构造函数和析构函数的概念和使用方法。（3）掌握对象数组、对象的指针及其使用方法。（4）掌握友元的概念和使用。（5）了解类模板的使用方法。2实验内容（1）有以下程序：# include clas
25、s Student public：Student ( int n, float s ) : num(n) , score(s) void change ( int n , float s ) num=n; score=s; void display ( ) cout num ” ”scoreendl; private : int num ;float score ; ; void main ( ) Student stud (101, 78.5); stud. display ( )stud. change (101, 80.5 ) ; stud . display( ); 阅读此程序，分析其
26、执行过程，然后上机运行，对比输出结果。本题是C+面向对象程序设计第3章第6题。 修改上面的程序，增加一个fun函数，改写main函数。在main函数中调用fun函数，在fun函数中调用change和display函数。在fun函数中使用对象的引用（Student &）作为形参。本题是C+面向对象程序设计第3章第8题。（2）商店销售某一商品，商店每天公布统一的折扣（discount）。同时允许销售人员在销售时灵活掌握售价（price)，在此基础上，对一次购10件以上者，还可以享受9.8折优惠。现己知当天3个销货员销售情况为:销货员号（num）销货件数（quantity）销货单价（price )
27、101 5 23.5 102 12 24.56103 100 21.5 请编程序，计算出当日此商品的总销售款sum以及每件商品的平均售价。要求用静态数据成员和静态成员函数。本题是C+面向对象程序设计第3章第9题。提示：将折扣discount，总销售款sum和商品销售总件数n声明为静态数据成员，再定义静态成员函数average（求平均售价）和display（输出结果）。（3）有以下程序（这是C+面向对象程序设计第3章例3.13的程序）：#include using namespace std;class Date;class Time public: Time(int, int, int); v
28、oid display(Date&); private: int hour; int minute; int sec; ;class Date public: Date(int, int, int); friend void Time: display(Date &); private: int month; int day; int year; ; Time: Time (int h, int m, int s) hour=h; minute=m; sec=s; void Time: display(Date &da) coutda.month/da.day/da.yearendl; cou
29、thour:minute:secendl; Date: Date(int m, int d, int y) month=m; day=d; year=y; int main()Time t1(10,13,56); Date d1(12,25,2004); t1.display(d1); return 0;请读者分析和运行此程序，注意友元函数Time : : display 的作用。将程序中的display 函数不放在Time类中，而作为类外的普通函数，然后分别在Time和Date类中将display声明为友元函数。在主函数中调用display函数，display函数分别引用Time和Date两
30、个类的对象的私有数据，输出年、月、日和时、分、秒。本题是C+面向对象程序设计 第3章第10题。修改后上机调试和运行。（4）有以下使用类模板程序（这是C+面向对象程序设计第3章例3.14的程序）：#include using namespace std;templateclass Compare public: Compare(numtype a,numtype b) x=a;y=b; numtype max() return (xy)?x:y; numtype min() return (xy)?x:y; private: numtype x,y; ;int main()Compare cmp
31、1(3,7); coutcmp1.max() is the Maximum of two inteder numbers.endl; coutcmp1.min() is the Minimum of two inteder numbers.endlendl; Compare cmp2(45.78,93.6); coutcmp2.max() is the Maximum of two float numbers.endl; coutcmp2.min() is the Minimum of two float numbers.endlendl; Compare cmp3(a,A); coutcmp
32、3.max() is the Maximum of two characters.endl; coutcmp3.min() is the Minimum of two characters.endl; return 0; 运行此程序，体会类模板的作用。 将它改写为在类模板外定义各成员函数。3预习内容C+面向对象程序设计第3章。实验五 运算符重载1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）了解转换构造函数的使用方法。（4）了解在Visual C+6.0环境下进行运算符重载要注意的问题。2实验内容事先编写好程序，上机调试和运行程序，分析结果。（1）声明一个复数类Complex，重载运算符“+”，“-”，“*”，“/”，使之能用于复数的加、减、乘、除，运算符重载函数作为Complex 类的成员函数。编程序，分别求两个复数之和、差、积和商。本题是C+面向对象程序设计第4章第2题。请思考：你编的程序能否用于一个整数与一个复数的算术运算？如4 + ( 5 - 2i )。（2）声明一个复数类Co
