实验二

实验02：类与对象实验学时：6+(6)实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的类是C++扩展数据类型，可以封装不同类型的数据成员和函数成员，类是面向对象程序设计的基础。

本次实验内容包括面向对象的基本概念、构造函数与析构函数，从实际问题抽象出类等，通过实验要求：1、理解类和对象的概念；2、了解C++在非面向对象方面对C功能的扩充与增强。

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。

二、实验内容1、输入下列程序。

#include<iostream>using namespace std;class Coordinate{public:Coordinate(int x1,int y1){ x=x1;y=y1; }Coordinate(Coordinate &p);~Coordinate(){ cout<<"Destructor is called\n";}intgetx(){ return x;}intgety(){ return y;}private:intx,y;};Coordinate::Coordinate(Coordinate &p){x=p.x;y=p.y;cout<<"Copy-initialization Constructour is called\n";}int main(){Coordinate p1(3,4);Coordinate p2(p1);Coordinate p3=p2;cout<<"p3=("<<p3.getx()<<","<<p3.gety()<<")\n";return 0;}【运行结果截图】：将Coordinator类中带有两个参数的构造函数进行修改，在函数体内增添下列语句：cout<<”constructor is called.\n”;【运行结果截图】：【运行结果分析】：按下列要求进行调试：在主函数体内，添加下列语句：Coordinator p4;Coordinator p5(2);调试程序时会出现什么错误？为什么？如何对已有的构造函数进行适当修改？【运行结果截图】：【解释】：经过以上第（2）步和第（3）步的修改后，结合运行结果分析：创建不同的对象时会调用不同的构造函数。

【运行结果分析】：p1是调用有两个参数的构造函数，p2和p3都是p1的拷贝，但他们调用的是使用对象引用作为函数参数的构造函数，p4和p5都是调用两个参数的构造函数，p4由于没有给出实参，所以使用默认参数。

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，并且等于两对角线的和，例如以下魔方，各行各列及两对角线值的和都是64.31 3 5 259 21 19 1517 13 11 237 27 29 1【提示】：求4*4的魔方的一般步骤如下：设置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=1；step=2；设置初始魔方元素的值，例如上述魔方的初始魔方为：1 3 5 79 11 13 1517 19 21 2325 27 29 31生成最终魔方。

方法如下：求最大元素值与最小元素值的和sum，该实例的sum是：1+31=32用32减去初始魔方所有对角线上元素的值，然后将结果放在原来的位置，这样就可以求得最终魔方。

本题的魔法类magic的参考框架如下：class magic{public:voidgetdata();voidgetfirstmagic();voidgeneratemagic();voidprintmagic();int m[4][4];int step;int first;int sum;}【运行结果截图】：3、设计一个用来表示直角坐标系的Location类，在主程序中创建类Location 的两个对象A和B，要求A的坐标点在第3象限，B的坐标点在第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，要求按如下格式输出结果：A(x1,y1), B(x2,y2),Distance1=d1Distance2=d2其中：x1、y1、x2、y2为指定坐标值，d1和d2为两个坐标点之间的距离。

【提示】：类Location的参考框架如下：class Location{Location(double,double); //构造函数double getx(); //成员函数，取x坐标值double gety(); //成员函数，取y坐标值double distance(Location &); //成员函数，求给定两点之间的距离friend double distance(Location &,Location &); //友元函数，求给定两点之间的距离private:doublex,y;}【运行结果截图】：4、声明一个Student类，在该类中包括一个数据成员score（分数）、两个静态数据成员total_score（总分）和count（学生人数）；还包括一个成员函数account （）用于设置分数、累计学生的成绩之和、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（）用于求全部成绩的平均值。

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同学的成绩之和和平均分。

【Student类的框架】：public:Student(double s){score=s;total+=s;count++;}static double sum(){return total;}static double average(){return total/count;}};double Student::total=0.0;int Student::count=0;【运行结果截图】：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5个字符的字符串是：Germany JapanAmericaBritainFrance按逆转后的顺序输出字符串是：France BritainAmericaJapanGermany【运行结果截图】：6、定义一个圆类（Circle），属性为半径（radius）和圆周长、面积，操作为输入半径并计算周长、面积，输出半径、周长和面积。

要求定义构造函数（以半径为参数，缺省值为0，周长和面积在构造函数中生成）和复制构造函数。

【运行结果截图】：7、教材P134 习题[3.33]和[3.34]【运行结果截图】：三、实验原理、方法和手段设计思想：类和对象是面向对象程序设计的第一重要概念。

因此，首先要掌握类和对象的定义格式；理解构造函数和析构函数的作用和系统调用机制；掌握友元函数、普通成员函数和普通函数之间的区别。

四、实验组织运行要求本实验采用“以集中授课，学生自主训练为主的开放模式组织教学”。

五、实验条件微型计算机；windows 操作系统；Microsoft Visual Studio 6.0集成开发环境；Microsoft Visual Studio 6.0集成开发环境的MSDN。

六、实验步骤参见《C++面向对象程序设计教程（第3版）——习题解答与上机指导》的实验3的实验步骤。

七、思考题1、基础题：（1）改善复数类，增加重载的运算符：-、-=、*=和/=，实现完整的复数的加减乘除运算，定义++为辐角不变而模加1，重载前后++（++对普通的复数表达方式a+ib为：a+a/sqrt(a*a+b*b),b+b/sqrt(a*a+b*b)）。

并定义main 函数检测之。

要求分别重载为成员函数和友元函数。

（2）在主调函数中，能否用：“对象名.私有成员名”这样的方式来访问对象的私有成员？为什么？在类的成员函数中可以吗？（3）在类的定义中是否须有构造函数？构造函数可以重载吗？（4）构造函数与析构函数是否需要一一对应？（5）拷贝函数与应用场合是什么？（6）在静态成员函数中是否可以直接引用静态变量？可以直接引用非静态变量吗？（7）在静态成员函数中，引用非静态成员时需要通过对象吗？通过成员限定可以吗？（8）在构造函数中是否可以对类中静态的数据成员进行初始化？初始化的静态数据成员是否可以将该值保持到下一次被改变为止？2、编写一个函数，其原型为：void Index(int a[], int n, int& sub)，其功能是，在大小为n的数组a中，查找某个数sub，若找到，将其下标存放在sub中，若没有找到，将-1存放在sub中，在主调函数中通过判断值来判断数组中是否有该数。

【提示】：在这里，sub 是引用类型的参数，但起返回值的作用。

3、一个声明为返回引用的函数，还可以用在赋值号的左边，即这种函数调用本身也是一个左值。

#include <iostream.h>int array[] = {2, 4, 6, 8, 10};int& index(int i);void main() {index(3) = 16;for(int i=0;i<5;i++) cout<< index(i)<<‟ …;return;}int& index(int i) {return array[i];}【注意】由于函数index()是返回引用的类型，所以该函数调用可以作为一个左值，程序的表达式index(3)=16 将16 赋给左边的函数调用，由于该函数调用返回对array[3] 的引用，所以可以将array[3]赋新值。

该程序运行的结果将使得整型数组array 中的各元素值变为：2，4，6，16，10。

【要求】修改程序实现数组中数据的反转，成为：10，8，6，4，2。

八、实验报告1．复习教材《C++面向对象程序设计教程（第3版）》（陈维兴林小茶编著，清华大学出版社，2009.06）2．完成实验指导书《C++面向对象程序设计教程（第3版）——习题解答与上机指导》的实验3；3．做好实验记录；4．按照实验报告格式（附件1）要求填写实验内容，并提交实验报告。

九、其它说明每次实验前，实验指导书都会预先发放，请提前预习实验，特别是实验涉及的原理。