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1、C程序设计实验指导书董晓梅 张天成 编写东北大学 信息科学与工程学院计算机软件与理论研究所2006年3月前 言本书是本科生课程C+语言程序设计的配套实验指导书。C+语言程序设计是一门实践性很强的课程，学习C+语言程序设计最重要的环节就是实践，而不可能仅仅通过阅读教科书或听课来掌握。书中内容包括13个精心设计的实验，与C+语言程序设计课程的各章内容配合，每一个实验都包括“实验目的”、“实验要求”、“实验内容及实验步骤”和“思考题”几部分，使学生在实践中达到对教科书和课堂内容的深入理解和熟练掌握。本书中的实验内容不仅可以指导学生上机练习，也可以由教师作为例题在课堂上演示，以丰富教学内容。目录前 言
2、1Microsoft Visual C+ 6.0开发环境简介1Exercise 1 熟悉语言及程序开发环境3Exercise 2 C+简单程序设计10Exercise 3 函数的应用15Exercise 4 类与对象18Exercise 5 作用域与多文件程序21Exercise 6 数组、指针与字符串24Exercise 7 继承与派生27Exercise 8 多态性29Exercise 9 工资管理程序设计30Exercise 10 模板31Exercise 11 流类库与输入输出32Exercise 12 异常处理35Exercise 13 Windows编程基础36Microsoft
3、Visual C+ 6.0开发环境简介Developer Studio是VisualC6.0的核心部分，是Microsoft Windows环境下的一个集成开发环境，集成了开发C或 C应用程序所需要的所有工具和C编译器。1主窗口包括标题栏、菜单栏、工具栏、项目工作区窗口、文档窗口、输出窗口和状态栏，如图1所示。图1 Visual C6.0集成开发平台的主窗口2菜单栏包括以下菜单项：File, Edit, View, Insert, Project, Build, Tools, Windows和 Help。3工具栏默认时显示三个工具栏：Standard, Build和WizardBar。4采用项
4、目开发应用程序采用项目开发一个应用程序的一般步骤如下：（1） 创建一个项目，系统自动创建了应用程序所需的基本文件。（2） 采用工作区窗口建立项目中的类、文件和资源。（3） 将文件添加到项目中，或从项目中删除文件。（4） 编辑项目中的源代码和资源。（5） 连编项目。（6） 执行应用程序。Exercise 1 熟悉语言及程序开发环境1 实验目的熟悉Microsoft Visual C 6.0集成开发环境，学习创建控制台应用程序项目、编辑源程序、编译和调试程序。2 实验要求（1）熟悉程序开发环境（2）编辑源程序（3）编译并调试程序3 实验内容及实验步骤31 熟悉Microsoft Visual St
5、udio 6.0 的开发环境（1） 启动Visual C+6.0；（2） 用鼠标左键分别单击各主菜单项，观察各下拉菜单的项目内容；（3） 单击“文件新建”，观察弹出的对话框；（4） 分别单击“新建”对话框的各选项卡，查看其中的内容；（5） 单击“结束”按钮，关闭对话框；（6） 单击“帮助帮助目录”，熟悉帮助的内容和使用方法。32 编辑并调试下面的程序321 在Visual C环境中编辑并调试下面的程序（1）启动Visual C+6.0；（2）向AppWizard提供关于新项目的有关信息：（a）单击“文件新建”，（b）在“新建”对话框中： 单击“工程”选项卡； 在列表中选中“Win32 Cons
6、ole Application”； 在名为“工程”的文本框中输入项目名“Time” 在“位置”文本框中设置项目的位置； 选择“创建新工作区”选项； 确认在“平台”列表框中选中了“Win32”； 单击“确定”按钮。以上过程如图1.1所示。（3）选择项目类型：An empty project。（4）单击“完成”按钮。（5）在开发环境的主窗口中单击“插入新建类”，类型为“Generic Class”，名字为“TimeType”，单击“确定”。见图1.2。图1.1向AppWizard提供关于新项目的有关信息图1.2 新建类（6）在左侧的“Class View”中选择类“TimeType”，单击右键，选
7、择“添加成员变量”，在弹出的对话框中填入变量hrs的类型和名称，见图1.3和图1.4；重复此过程，加入成员变量mins和secs。图1.3 选择类“TimeType”，单击右键图1.4 添加成员变量（7）选择类“TimeType”，单击右键，选择“添加成员函数”，在弹出的对话框中填入函数Set的原型说明，并在代码编辑窗口中填入函数体的代码，见图1.5和图1.6；重复此过程，加入所有的成员函数。图1.5添加成员函数图1.6 添加代码（8）保存文件。（9）单击“文件新建”，在“新建”对话框的“文件”选项卡中选择“C源文件”，名字为“diary”。（10）在代码编辑窗口中写入代码，保存文件。（11）
8、编译和执行程序：单击“编译构件Time.exe”，或者按F7键，生成可执行文件Time.exe；单击“编译执行Time.exe”，或者同时按下“Ctrl”和“F5”键，执行程序，查看运行结果。322 源程序：（1）文件TimeType.h：/“TimeType.h”class TimeTypepublic:void Set(int hours, int minutes, int seconds);void Increment();void Write() const;bool Equal(TimeType otherTime) const;bool LessThan(TimeType othe
9、rTime) const;private:int hrs;int mins;int secs;（2）文件TimeType.cpp：/“TimeType.cpp”#include “timetype.h”#include void TimeType:Set(int hours, int minutes, int seconds)hrs = hours;mins = minutes;secs = seconds;void TimeType:Increment()secs+;if (secs59) secs=0;mins+;if (mins59) mins=0;hrs+;if (hrs23) hrs
10、=0;void TimeType:Write() constif (hrs10) cout 0;cout hrs :；if (mins10) cout 0;cout mins :;if (secs10) cout 0;cout secs;bool TimeType:Equal(TimeType otherTime) constreturn (hrs=otherTime.hrs & mins=otherTime.mins & secs=otherTime.secs);bool TimeType:LessThan(TimeType otherTime) constreturn (hrsotherT
11、ime.hrs|hrs=otherTime.hrs & minsotherTime.mins|hrs=otherTime.hrs & mins=otherTime.mins & secsotherTime.secs);（3）文件Diary.cpp：/Diary.cpp#include #include TimeType.hint main()TimeType time;int hours;int minutes;int seconds;coutEnter a time (use hours hoursminutesseconds;while(hours=0)time.Set(hours, mi
12、nutes, seconds);time.Increment();coutIncremented time is ;time.Write();coutendl;coutEnter a time (use hours hoursminutesseconds;return 0;4 思考题(1) 如何启动Microsoft Visual Studio 6.0？(2) 如何用AppWizard新建一个控制台项目？(3) 如何新建一个类，并添加类的成员？(4) 如何编译和连接一个程序？(5) 如何执行一个程序？(6) 如何使用帮助？Exercise 2 C+简单程序设计1 实验目的（1）学会编写简单的C
13、+程序。（2）复习基本数据类型变量和常量的应用。（3）复习运算符与表达式的应用。（4）复习结构化程序设计基本控制结构的运用。（5）复习自定义数据类型的应用。（6）练习使用简单的输入输出。（7）观察头文件的作用。（8）学会使用Visual C+6.0开发环境中的debug调试功能：单步执行、设置断点、观察变量值。2 实验要求（1）输入并运行教材C+语言程序设计中的例题2-7，即：用do-while语句编程，求自然数110之和。程序正确运行之后，去掉源程序中#include语句，重新编译，观察会有什么问题。（2）将do-while语句用for语句代替，完成相同的功能。（3）编程计算图形的面积。程序
14、可计算圆形、长方形、正方形的面积，运行时先提示用户选择图形的类型，然后，对圆形要求用户输入半径值，对长方形要求用户输入长和宽的值，对正方形要求用户输入边长的值，计算出面积的值后将其显示出来。（4）使用debug调试功能观察任务3程序运行中变量值的变化情况。（5）定义一个表示时间的结构体，可以精确表示年、月、日、小时、分、秒；提示用户输入年、月、日、小时、分、秒的值，然后完整地显示出来。3 实验内容及实验步骤（1） 建立一个控制台应用程序项目lab2_1，向其中添加一个C+源文件lab2_1.cpp(方法见实验1)，输入教材C+语言程序设计中例2-7的代码，检查一下确认没有输入错误，选择菜单命令
15、Build | Build 1ab2_1.exe编译源程序，再选择Build | Execute运行程序，观察输出是否与教材中的答案一致。（2）程序正确运行之后，在源程序第一行“#include”前面加注释标记“/”使之成为注释行，重新编译，查看此时编译器会输出什么样的提示。现在，删除注释标记，将程序恢复正确。（3）另建立一个项目lab2_2，包含一个C+源程序1ab2_2.cpp，将do-while语句用for语句代替，完成与实验任务1相同的功能。（4）建立项目lab2_3，计算图形的面积。圆形的面积计算公式为S=PI*r*r，长方形的面积计算公式为S=a*b，正方形的面积计算公式为S=a*
16、a。程序中定义一个整型变量iType表示图形的类型，用cout语句输出提示信息让用户选择图形的类型，用cin读入iType的值，然后，使用switch语句判断图形的类型，分别提示用户输入需要的参数值，计算出面积的值后用cout语句显示出来。最后，编译运行程序。（5）学习简单的debug调试功能，参考程序如下：lab2_3.cpp#includeconst float PI=3.1416;void main() int iType; float radius，a，b，area; COUtiType; switch(iType) case 1： coutradius; area=PI*radius
17、*radius ; cout”面积为：”areaendl; break; case 2： couta; coutb; area=a*b; cout”面积为：”areaendl; break; case 3： couta; area=a*a; cout”面积为：”areaendl; break; default： cout不是合法的输入值!2；fib（1）=fib（2）=1。使用if语句判断函数的出口，在程序中用cout语句输出提示信息。程序名：lab3_5.cpp（5）使用debug中的Step Into追踪到函数内部，观察函数的调用过程，参考程序如下： /lab3_5 #include in
18、t fib(int n); int main() int n,answer; coutn; cout”nn”; answer=fib(n); coutanswer”is the”n”th Fibonacci numbern”; return 0;int fib(int n)cout”Processing fib(“n”)”;if(n3)cout”Reutrn 1!n”;return(1);else cout”Call fib(“n-2”)and fib(“n-1”).n”; return(fib(n-2)+fib(n-1);（6）调试操作步骤如下：1）选择菜单命令Build | Start D
19、ebug | Step in,或按下快捷键F11，系统进入单步执行状态，程序开始运行，并出现一个DOS窗口，此时Visual Studio中光标停在main（）函数的入口处。2）把光标移到语句answer=fib（n）前，从Debug菜单或Debug工具栏中单击Run to Cursor，在程序运行的DOS窗口中按提示输入数字10，这时回到Visual Studio中，光标停在第11行，观察一下n的值（观察方法见实验2）。3）从Debug菜单或Debug工具栏中单击Step Into，程序进入fib函数，观察一下n的值，把光标移到语句return（fib（n-2）+fib（n-1）前，从Deb
20、ug菜单或Debug工具栏中单击Run to Cursor，再单击Step Into，程序递归调用fib函数，又进入fib函数，观察一下n的值。4）继续执行程序，参照上述的方法，观察程序的执行顺序，加深对函数调用和递归调用的理解。5）再试试Debug菜单栏中的菜单项，熟悉Debug的各种方法。4 思考题(1) 如何利用系统函数来实现一些常用的功能？(2) 如何查找系统函数？(3) 如何实现函数重载？(4) 如何编写一个递归程序？Exercise 4 类与对象1 实验目的（1）掌握类的定义和使用。（2）掌握类的定义和对象的声明。（3）复习具有不同访问属性的成员的访问方式。（4）观察构造函数和析构
21、函数的执行过程。（5）学习类的聚集使用方法。（6）使用VC+的debug调试功能观察程序流程，跟踪观察类的构造函数、析构函数、成员函数的执行顺序。2 实验要求（1）定义一个CPU类，包含等级（rank）、频率（frequency）、电压（voltage）等属性，有两个公有成员函数run、stop。其中，rank为枚举类型CPU_Rank,定义为enum CPU_RankP1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7，frequency为单位是MHz的整型数，voltage为浮点型的电压值。观察构造函数和析构函数的调用顺序。（2）定义一个简单的Computer类，有数据成员芯片（cpu）、（内存）
22、、光驱（cdrom）等等，有两个公有成员函数run、stop。cpu为CPU类的一个对象，ram为RAM类的一个对象，cdrom为CDROM类的一个对象，定义并实现这个类。（3）（选做）设计一个用于人事管理的People(人员)类。考虑到通用性这里只抽象出所有类型人员都具有的属性：number（编号）、sex（性别）、birthday（出生日期）、id（身份证号）等等。其中“出生日期”定义为一个“日期”类内嵌子对象。用成员函数实现对人员信息的录入和显示。要求包括：构造函数和析构函数、拷贝构造函数、内联成员函数、聚集。3 实验内容及实验步骤（1）首先定义枚举类型CPU_Rank， 例如enum
23、CPU_RankP1=1, P2, P3, P4, P5, P6, P7，再定义CPU类，包含等级（rank）、频率（frequency）、电压（voltage）等私有数据成员，定义成员函数run、stop，用来输出提示信息，在构造函数和析构函数中也可以输出提示信息。在主程序中定义一个CPU的对象，调用其成员函数，观察类对象的构造与析构顺序，以及成员函数的调用。程序名：lab4_1.cpp。（2）使用debug调试功能观察程序lab4_1.cpp的运行流程，跟踪观察类的构造函数、析构函数、成员函数的执行顺序。参考程序如下：/lab4_1.cpp#includeenum CPU_Rank P1=
24、1,P2,P3,P4,P5,P6,P7;class CPUprivate:CPU_Rank rank;int frequency;float voltage;public:CPU(CPU_Rank r，int f，float v)rank=r;frequency=f;voltage=v;cout”构造了一个CPU!”endl;CPU() cout”析构了一个CPU!”endl; CPU_Rank GetRank() const return rank; int GetFrequency() const return rank; float GetVoltage() const return v
25、oltage; void SetRank(CPU_Rank r) rank=r; void SetFrequency(int f) frequency=f; void Setvoltage(float v) voltage=v; void Run() cout”CPU 开始运行!”endl; void Stop() cout”CPU 停止运行!”endl; ;void main()CPU a(P6，300，2.8);a.Run();a.Stop();（3）调试操作步骤如下：1）单击Build | Start Debug | Step Into命令，或按下快捷键F11，系统进入单步执行状态，程序
26、开始运行，一个DOS窗口出现，此时Visual Studio 中光标停在main()函数的入口处；2）从Debug菜单或Debug工具栏中单击Step Over，此时，光标下移，程序准备执行CPU对象的初始化；3）单击Step Into，程序准备执行CPU类的构造函数；4）连续单击Step Over，观察构造函数；5）此时程序准备执行CPU对象的run()函数，单击Step Into，程序进入run()成员函数，连续单击Step Over，直到回到main()函数。6）继续执行程序，参照上述的方法，观察程序的执行顺序，加深对类的构造函数、析构函数、成员函数的执行顺序的认识。7）再试试Debug
27、菜单栏中别的菜单项，熟悉Debug的各种方法。（4）首先定义CPU类（可使用第二题中的CPU类）、RAM类、CDROM类。再定义Computer类；定义私有数据成员cpu、ram、cdrom，定义公有成员函数run、stop，可在其中输出提示信息。在主程序中定义一个Computer的对象，调用其成员函数，观察类对象及其成员变量的构造与析构顺序，以及成员函数的调用。程序名：lab4_2.cpp.（5）使用debug调试功能观察lab4_2.cpp程序的运行流程，跟踪观察类的构造函数、析构函数、成员函数的执行顺序，特别注意观察成员变量的构造与析构顺序。4 思考题(1) 如何定义一个类？(2) 如何
28、定义类的构造函数和析构函数？(3) 类的各成员函数的执行顺序是怎样的？(4) 类聚集时对象的构造顺序是怎样的？Exercise 5 作用域与多文件程序1 实验目的（1）掌握自动变量与静态变量的概念。（2）掌握函数原型、块、函数和文件作用域的概念。（3）掌握全局变量与局部变量的概念（4）掌握VC6.0下多文件程序的上机调试方法2 实验要求（1）调试程序段1，弄清自动变量与静态变量的区别。（2）调试程序段2，理解块作用域的概念。（3）调试程序段3，理解全局变量和局部变量的概念。（4）使用多文件结构编写并调试程序，计算和的值。3 实验内容及实验步骤（1）阅读下列程序，写出执行结果，然后上机调试程序，
29、比较结果的正确性，弄清自动变量与静态变量的区别。#includeint func(int);void main() coutfunc(1)endl; coutfunc(1)endl;int func(int c) int a=0; static int b=1; a+; b+;return a+b+c;（2）分析下列程序，写出执行结果，然后上机调试程序，比较结果是否正确，从而理解块作用域的概念。#include void main() int a=1,b=2,c=3; cout”a=”at”b=”bt”c=”ctendl; int b=4,c=5; cout”a=”at”b=”bt”c=”ct
30、endl; a=b; int c=b; cout”a=”at”b=”bt”c=”ctendl; cout”a=”at”b=”bt”c=”ctendl; cout”a=”at”b=”bt”c=”ctendl; （3）写出下列程序的执行结果，然后上机调试程序，比较结果是否正确，从而理解全局变量和局部变量的概念。 #include int a=1,b=2; int f1(int x) int i,b=3; i=(a*b)/x; cout”i=”iendl; return i; int c=3; int f2(int x,int y) int u,v,a=5; u=x+y; v=(b-a)/c; co
31、ut”u=”uendl; cout”v=”vendl; return u-v; void main() coutf1(1)+a-bendl; coutf2(2,3)*cendl; （4）使用多文件结构编写并调试程序，计算和的值。要求： 把求阶乘的函数存放在文件file1.cpp中；把求的函数存放在文件file2.cpp中；求的函数存放在文件file3.cpp中；函数原型在头文件headf.h中声明；主函数存放在文件mainf.cpp中。上机调试程序，掌握多文件程序的调试方法。4 思考题（1）总结全局变量、局部变量、静态局部变量等的概念和使用方法。（2）总结多文件程序的调试方法。（3）多文件程序
32、调试和单文件调试有哪一些相同点和不同点？Exercise 6 数组、指针与字符串1 实验目的（1）学习使用数组。（2）学习字符串数据的组织和处理。（3）学习标准C+库的使用。（4）掌握指针的使用方法。（5）练习通过Debug观察指针的内容及其所指的对象的内容（6）联系通过动态内存分配实现动态数组，并体会指针在其中的作用。（7）分别使用字符数组和标准C+库练习处理字符串的方法。2 实验要求（1）编写并测试3*3矩阵转置函数，使用数组保存3*3矩阵。（2）使用动态内存分配生成动态数组来重新完成上题，使用指针实现函数的功能。（3）编程实现两字符串的连接。要求使用字符数组保存字符串，不要使用系统函数。
33、（4）使用string类定义字符串对象，重新实现上一小题。（5）定义一个Employee类，其中包括姓名、街道地址、城市和邮编等属性，以及change_name()和display()等函数。Display()显示姓名、街道地址、城市和邮编等属性，change_name()改变对象的姓名属性。实现并测试这个类。（6）定义包含5个元素的对象数组，每个元素都是Employee类型的对象。（7）（选做）修改实验4中的选做实验中的people（人员）类。具有的属性如下：姓名char name11、编号char number7、性别char sex3、生日birthday、身份证号char id16。其
34、中“出生日期”定义为一个“日期”类内嵌对象。用成员函数实现对人员信息的录入和显示。要求包括：构造函数和析构函数、拷贝构造函数、内联成员函数、聚集。在测试程序中定义people类的对象数组，录入数据并显示。3实验内容及实验步骤（1） 编写矩阵转置函数，输入参数为3*3整形数组，使用循环语句实现矩阵元素的行列对调，注意在循环语句中究竟需要对哪些元素进行操作，编写main（）函数实现输入、输出。程序名：lab6_1.cpp。（2） 改写矩阵转置函数，参数为整型指针，使用指针对数组元素进行操作，在main（）函数中使用new操作符分配内存生成动态数组。通过Debug观察指针的内容及其所指的对象中的内容
35、。程序名：lab6_2.cpp。（3） 编程实现两字符串的连接。定义字符数组保存字符串，在程序中提示用户输入两个字符串，实现两个字符串的连接，最后用cout语句显示输出。程序名：lab6_3.cpp。用cin实现输入，注意，字符串的结束标志是ASCII码0，使用循环语句进行字符串见的字符拷贝。（4） 使用string类定义字符串对象，编程实现两字符串的连接。在string类中已重载了运算符“+=”实现字符串的连接，可以使用这个功能。程序名：lab6_4.cpp。（5） 在employee.h文件中定义Employee类。Employee类具有姓名、街道地址、城市和邮编等私有数据成员，都可以用字
36、符型数组来表示，在成员函数中，构造函数用来初始化所有成员数组，对字符数组的赋值可以使用字符串拷贝函数strcpy(char *,char * name);display()中使用cout显示姓名、街道地址、城市和邮编等属性，change_name()改变类中表示姓名属性的字符数组类型的数据成员。在主程序中定义这个类的对象并对起进行操作。程序名：lab6_5.cpp。（6） 使用上一小题中定义的Employee类定义对象数组emp5，使用循环语句把数据显示出来。程序名：lab6_6.cpp。（7） （选作）调试下面的程序，看看运行结果，想一想为什么会出错。源程序如下：# include class String private: char *contents; public: string()*contents = 0; int get_len
