C++面向对象程序设计实践——任务与指导书(1)
C++课程设计——面向对象程序设计实践(1)
一、任务描述
实验1：工具与语法训练
- 目的
(1)了解学习 C++语言的集成化开发环境的使用方法和主要功能；
(2)掌握程序的编辑、编译、连接和运行的基本步骤；
(3)初步掌握系统提供的程序调试工具和程序调试方法。 - 步骤
(1) 根据教师对一种工具的演示，以及对其他工具的简要说明，查阅资料，分析、比较和选择一种开发工具。
(2) 自行查找、下载和安装选择的开发工具，也可以使用系统已安装的工具。
(3) 查阅资料，运行环境，利用小程序了解环境的使用方法。 - 内容
1.1
在Visual C++ 6.0中新建一个控制台应用程序，在新生成的程序中输入如下含有错误的程序，其功能是计算 1+2+…+100，保存并进行调试，直到程序能够正常运行并输出正确的结果。
#include
int main(int argc， char* argv[])
{
int i， sum;
do
{
i++;
sum += i;
}while(i<=100)
cout << s << endl;
system(“pause”); //使程序暂停的函数调用语句
return 0;
}
#include1.2
在Visual C++ 6.0中新建一个控制台应用程序，在其主函数中添加如下所示的代码，然后调试这段代码，说出程序执行之后变量iLastVlaue的值，并解释为什么是这个值。（提示：通过断点、跟踪、查看变量的值等方法）
int iLastVlaue = 0;
for (int i=0; i<2; i++)
{
printf(“i = %d\n”， i);
for (int j=0; j<5; j++)
{
printf(“j = %d\t”， j);
if (j>2)
{
break;
}
iLastVlaue = 4;
}
iLastVlaue = 5;
}
iLastVlaue = 6;
#include附件：Visual C++程序的调试过程
Visual C++ 允许程序进行调试，常见的调试指令与快捷键如下表所示：
表1 调试指令与快捷键表
快捷键 说明
F9 设置断点/取消断点
F5 继续运行
F10 单步，如果涉及到子函数，不进入子函数内部
F11 单步，如果涉及到子函数，进入子函数内部
CTRL+F10 运行到当前光标处。
Shift＋F5 结束调试
详细介绍如下：
(1)改正程序的编译期错误
源程序编写完成后，首先由C++编译程序编译成.obj文件，再由连接程序连接成可执行文件。在编译时，如果源程序存在语法错误(errors)，则系统不允许连接，直到改正了所有的语法错误后，才能进行连接。另外，编译时还可能存在另一类错误，即警告性错误(warnings)，这类错误一般不影响程序的连接，在很多情况下也不影响程序的执行结果，但建议还是尽量把这类错误改正。
选择编译菜单(Compile)（或者直接单击快捷工具栏上的编译按钮）对编译好的源程序进行编译，在集成环境下方的OutPut窗口中将会显示相应的编译信息（若OutPut窗口没有出现，则可以在快捷工具栏上右键单击并在弹出的菜单中选择OutPut菜单项即可打开（或关闭）OutPut窗口。若程序编译没有发现错误，则该窗口中显示“***.exe - 0 error(s)， 0 warning(s)”，这时可以进行程序的连接；若编译后存在语法错误或警告错误，该窗口中则显示两类错误的个数，并列出相应的错误位置和原因。
改正编译期错误的方法和一般原则为：
①改正错误时一般从第一个错误开始，然后依次改正后续的错误。因为前面错误的出现，往往会导致编译系统在编译时错位，把本来正确的语句认为是错的，也可能把某些语句的错误掩盖掉。所以当改正了前面的错误后，可能会使错误量减少很多，也可能增加很多；
②在OutPut窗口中双击指定错误，则系统会自动定位到该错误出现的位置，并在错误语句前面用一个蓝色子弹头标识。注意，该标识只是告诉程序员编译时在此位置出错了，真正的错误可能出现在该标识语句的前一语句或后一语句，如函数定义时，在小括号后加了分号，错误标识将出现在左大括号处；
③根据情况，每改正一个或几个错误后，应重新编译一下，然后再从第一个错误进行改错，直到所有错误都被改正过来。
(2)程序执行时的调试
实践中发现，往往很小的程序在执行时也会出现错误。当一个程序可以被连接成功，但执行时却存在不正常现象，如不能得到预期的运行结果或出现死机等，而一下子又很难找出出错原因时，可以采取以下方法查错、改错。
①单步跟踪执行命令
单步跟踪执行程序，能够清楚地看到程序的一步步执行过程，从而判断出源程序的执行流程是否与事先设计的流程一致，从中发现造成死循环或死机的原因所在。C++集成环境提供的单步跟踪命令有“Step Into”和“Step Over”两种，当选择这两个命令时，程序进入DEBUG（调试）状态，并在main函数的左大括号处出现一个黄色的子弹头标识，意味着程序从此处开始执行，以后每执行一次这两个命令之一，则程序执行一行，若程序每一行只有一个语句，则相当于一次执行了一个语句。这两个命令的区别如下：
“Step Into”：对应的快捷键为F11，在单步执行过程中，若当前执行的语句是函数调用语句，则执行一次该命令将会跟踪至被调用函数内部继续单步跟踪执行。
“Step Over”：对应的快捷键为F10，在单步执行过程中，若当前执行的语句是函数调用语句，也不会跟踪到被调用函数内部执行，而是直接把该函数调用作为一个语句一次执行完成，到当前函数的下一语句继续跟踪执行。
在具体操作时，这两种单步跟踪命令往往配合使用：一般先使用“Step Over”命令单步跟踪执行，当执行到某函数调用处时，如果需要跟踪至被调用函数内部，则再使用一次“Step Into”，然后继续使用“Step Over”命令。
②执行到光标所在行命令
该命令可以一次执行到鼠标光标所在的程序语句位置。
在进行程序的调试时，有时能够确认在某语句之前的所有语句都是正确的，如果对这些语句进行单步跟踪会增加不必要的调试时间，此时可以使用该命令，执行让程序执行到光标所在行，然后在配合单步跟踪，能够有效地提高调试的效率。
该命令对应的快捷键为：Ctrl＋F10。
③设置断点命令
设置断点是另一种能够快速执行到程序指定行的方法：首先把光标停在需设置断点的位置，然后按F9（或工具栏上的“手形”按钮），则在指定行出现一个红色的实心圆，表示一个断点设置完毕。如果需要设置其它的断点，则重复以上步骤即可。断点设置完毕，按F5，则程序一次性执行到第一个断点所在位置，以后每按一次F5，程序将执行到下一断点，执行程序执行完毕。在执行过程中，也可以增加其它的断点。
在有断点的位置，再按一次F9（或工具栏上的“手形”按钮），则可以取消该断点的设置。
在编制的程序比较短，特别是只有一个源程序文件的情况下，单步跟踪和执行到光标所在行命令已经能够很好地完成调试任务。该命令在多文件组织的程序中能够有效地发挥其调试功能。
④观察程序执行过程中变量和表达式值的变化
在使用以上命令进行调试过程中，通过观察当前执行点相关变量或表达式的值，能够有效地发现错误出现的原因和位置。
在调试状态下，集成环境窗口下方会出现两个窗口（如果这两个窗口没有出现，可以在调试状态下右键单击工具栏空白处，在弹出的菜单中进行选择），如图1所示。
一个是变量(Variables)窗口，另一个是观察(Watch)窗口，前者实时地列出了当前执行点前后最近位置的变量的当前值。后者提供了4个观察子页面，可以在其中任何一个页面中输入想观察值的变量或表达式，然后观察其值。
该调试功能可以与以上的调试命令配合使用，以完成调试任务。程序调试完毕，或想取消程序的调试状态回到编辑状态，可以选择集成环境调试(Debug)菜单中的“Stop Debugging”命令或直接按“Shift＋F5”快捷键，即能够达到目的。
实验2：类与对象（一）
- 目的
(1)掌握类的概念和定义方法；
(2)掌握对象的定义方法和类成员的表示方法；
(3)加深理解构造函数和析构函数的概念、作用及构造方法；
(4)初步掌握面向对象的程序设计方法。 - 步骤
对于任务中的每个问题，分析并设计解题思路，编制程序，通过观察和调试工具纠错，运行得到正确结果。 - 内容：
最少数量要求：题1～题3选一；题4～题6选一。
2.1
设计一个三角形处理类，包含三条边长为数据成员，实现并测试这个类。类中包括的成员函数（要完成操作）有：
(1)构造函数；
(2)析构函数；
(3)判别是否构成三角形函数；
(4)是否构成直角三角形函数；
(5)计算面积函数。
#include2.2
设计一个地址类Address，其中包括某人姓名、所居住的街道地址、城市和邮编等属性，实现并测试这个类。
类中包括的成员函数（要完成操作）有：
(1)构造函数；
(2)析构函数；
(3)ChangeName()成员函数，用于改变对象的姓名等属性
(4)Display()成员函数，用于显示姓名、街道地址、城市和邮编等属性。
#include2.3
完善下面的产品类，该类用于管理产品的名称、单价和库存数量，能够根据用户输入的产品名称和购买数量计算相应的金额。在 main 函数中模拟几种商品（由键盘输入） ，并实现一个菜单式程序，演示用户任意购买各种商品的过程。
class product
{
char* tag; //产品名称
double price; //单价
int quantity; //库存数量
public:
//构造函数
//析构函数
//购买某种商品函数buy，返回false表示库存数量不够，否则更新库存数量，并计算费用
//属性相关函数，如库存调整、显示库存数量等
};
#include2.4
队列是一种连续的存储结构，存入数据只能从一端（称为尾部）进入，取出数据则只能从另一端（头部）取出。根据下述描述实现一个自定义的队列类：
class Queue
{
public:
Queue (int size = 10); //构造函数
~Queue (); //析构函数
bool empty () const { return front == rear; } //队列是否为空
bool full() const; //队列是否已满
int size () const; //队列中元素的个数
void push (int); //插入一个元素
int pop (); //弹出一个元素
private:
int* data; //数据区
int front， rear; //首尾位置
int capacity; //数据区容量
};
#include2.5
集合是一类数据的聚合体，根据下述描述实现一个集合类的定义：
const int SetCapacity = 100;
class set
{
int elements[SetCapacity]; //数据区
int size; //元素个数
public:
set(); //构造函数
set(const set& src); //拷贝构造函数
bool Contains(int el); //是否包含元素el
bool Add(int el); //添加元素el
bool Remove(int el); //删除元素el
void Assign(set& st); //将st赋值给当前集合
bool EqualTo(set& st); //判别集合st与当前集合是否相同（元素相同）
bool Empty(); //集合是否为空
set Intersect(set& st); //求集合st 与当前集合的交集
set Union(set& st); //求集合st 与当前集合的并集
void print(); //显示集合的所有元素
};
#include 2.6
大整数计算程序设计：当一个整数超过了系统提供的整型数据的表示范围时，可以考虑用若干个整型数“拼接”而成，也可以采用字符串来存放。试根据如下梗概描述设计一个大整数类，并编写相应的方法。
class LongInt
{
int size;
char* data; //采用字符串存放
public:
LongInt(){ size = 0; data = 0; }
LongInt(char* s); //由字符串构造大整数对象
LongInt(long num); //构造一个指定长度的大整数对象
LongInt(LongInt& li); //拷贝构造函数
~LongInt(); //析构函数
LongInt read(); //从键盘读入大整数
void write(); //输出大整数
LongInt add(LongInt& li); //大整数求和
LongInt& operator=(const LongInt& li);
};
LongInt& LongInt::operator=(const LongInt& li)
{
if(this == &li)
return *this;
delete[] data;
size = li.size;
data = new char[size+1];
strcpy(data， li.data);
}
#include