C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計實驗指導(dǎo)手冊

1、c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計實驗指導(dǎo)手冊班級：_學(xué)號：_姓名：_電子與信息工程學(xué)院計算機科學(xué)系第一部分 上機實驗的指導(dǎo)思想和要求一、上機實驗的目的學(xué)習(xí)c+程序設(shè)計不能滿足于“懂得了”，滿足于了解了語法和能看懂書上的程序，而應(yīng)當掌握程序設(shè)計的全過程，即能獨立編寫出源程序，獨立上機調(diào)試程序，獨立運行程序和分析結(jié)果。設(shè)計c+的初衷是為方便開發(fā)大型程序，雖然在學(xué)校中初學(xué)c+時還沒有機會接觸到大型程序，更不可能編寫出能供實際應(yīng)用的大型程序，而只能接觸到比較簡單的程序。但是應(yīng)當通過學(xué)習(xí)c+課程，對c+有比較全面的、然而是初步的認識，為今后進一步學(xué)習(xí)和應(yīng)用c+打下良好的基礎(chǔ)。程序設(shè)計是一門實踐性很強的課程，必須十分

2、重視實踐環(huán)節(jié)。許多實際的知識不是靠聽課和看書學(xué)到手的，而是通過長時間的實踐積累的。要提倡通過實踐去掌握知識的方法。必須保證有足夠的上機實驗時間，學(xué)習(xí)本課程應(yīng)該至少有30 小時的上機時間，最好能做到與授課時間之比為1：1 。除了學(xué)校規(guī)定的上機實驗以外，應(yīng)當提倡學(xué)生自己課余抽時間多上機實踐。上機實驗的目的，絕不僅是為了驗證教材和講課的內(nèi)容，或者驗證自己所編的程序正確與否。學(xué)習(xí)程序設(shè)計，上機實驗的目的是：（1）加深對講授內(nèi)容的理解，尤其是一些語法規(guī)定，光靠課堂講授，既枯燥無味又難以記住，但它們是很重要的，初學(xué)者的程序出錯往往錯在語法上。通過多次上機，就能自然地、熟練地掌握。通過上機來掌握語法規(guī)則是行

3、之有效的方法。（2）熟悉所用的計算機系統(tǒng)的操作方法，也就是了解和熟悉c+程序開發(fā)的環(huán)境。一個程序必須在一定的外部環(huán)境下才能運行，所謂“環(huán)境”，就是指所用的計算機系統(tǒng)的硬件和軟件條件，或者說是工作平臺。使用者應(yīng)該了解為了運行一個c+程序需要哪些必要的外部條件（例如硬件配置、軟件配置），可以利用哪些系統(tǒng)的功能來幫助自己開發(fā)程序。每一種計算機系統(tǒng)的功能和操作方法不完全相同，但只要熟練掌握一兩種計算機系統(tǒng)的使用，再遇到其他系統(tǒng)時便會觸類旁通，很快地學(xué)會。（3）學(xué)會上機調(diào)試程序。也就是善于發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤，并且能很快地排除這些錯誤，使程序能正確運行。經(jīng)驗豐富的人，在編譯連接過程中出現(xiàn)“出錯信息”時，一般

4、能很快地判斷出錯誤所在，并改正之。而缺乏經(jīng)驗的人即使在明確的“出錯提示”下也往往找不出錯誤而求助于別人。要真正掌握計算機應(yīng)用技術(shù)，就不僅應(yīng)當了解和熟悉有關(guān)理論和方法，還要求自己動手實現(xiàn)。對程序設(shè)計來說，則要求會編程序并上機調(diào)試通過。因此調(diào)試程序不僅是得到正確程序的一種手段，而且它本身就是程序設(shè)計課程的一個重要的內(nèi)容和基本要求，應(yīng)給予充分的重視。調(diào)試程序固然可以借鑒他人的現(xiàn)成經(jīng)驗，但更重要的是通過自己的直接實踐來累積經(jīng)驗，而且有些經(jīng)驗是只能“會意”難以“言傳”。別人的經(jīng)驗不能代替自己的經(jīng)驗。調(diào)試程序的能力是每個程序設(shè)計人員應(yīng)當掌握的一項基本功。因此，在做實驗時千萬不要在程序通過后就認為萬事大吉、

5、完成任務(wù)了，而應(yīng)當在己通過的程序基礎(chǔ)上作一些改動（例如修改一些參數(shù)、增加程序一些功能、改變某些語句等），再進行編譯、連接和運行。甚至于“自設(shè)障礙”，即把正確的程序改為有錯的（例如語句漏寫分號；比較符“= =”錯寫為賦值號“=”；使數(shù)組下標出界；使整數(shù)溢出等），觀察和分析所出現(xiàn)的情況。這樣的學(xué)習(xí)才會有真正的收獲，是靈活主動的學(xué)習(xí)而不是呆板被動的學(xué)習(xí)。二、上機實驗前的準備工作在上機實驗前應(yīng)事先做好準備工作，以提高上機實驗的效率，準備工作至少應(yīng)包括：（1）了解所用的計算機系統(tǒng)（包括c+編譯系統(tǒng)和工作平臺）的性能和使用方法；（2）復(fù)習(xí)和掌握與本實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容；（3）準備好上機所需的程序。手編程序應(yīng)

6、書寫整齊，并經(jīng)人工檢查無誤后才能上機，以提高上機效率。初學(xué)者切忌不編程序或抄別人程序去上機，應(yīng)從一開始就養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)；（4）對運行中可能出現(xiàn)的問題事先作出估計，對程序中自己有疑問的地方，應(yīng)作出記號，以便在上機時給予注意；（5）準備好調(diào)試和運行時所需的數(shù)據(jù)。三、上機實驗的步驟上機實驗時應(yīng)該一人一組，獨立上機。上機過程中出現(xiàn)的問題，除了是系統(tǒng)的問題以外，一般應(yīng)自己獨立處理，不要輕易舉手問教師。尤其對“出錯信息”，應(yīng)善于自己分析判斷。這是學(xué)習(xí)調(diào)試程序的良好機會。上機實驗一般應(yīng)包括以下幾個步驟：（1）進入c+工作環(huán)境（例如visual c+6.0）。（2）輸入自己所編好的程序。（3）檢查一遍已輸

7、入的程序是否有錯（包括輸入時打錯的和編程中的錯誤），如發(fā)現(xiàn)有錯，及時改正。（4）進行編譯和連接。如果在編譯和連接過程中發(fā)現(xiàn)錯誤，屏幕上會出現(xiàn)“出錯信息”，根據(jù)提示找到出錯位置和原因，加以改正。再進行編譯，如此反復(fù)直到順利通過編譯和連接為止。（5）運行程序并分析運行結(jié)果是否合理和正確。在運行時要注意當輸入不同數(shù)據(jù)時所得到的結(jié)果是否正確。（6）輸出程序清單和運行結(jié)果。四、實驗報告實驗后，應(yīng)整理出實驗報告，實驗報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）題目；（2）程序清單（計算機打印出的程序清單）；（3）運行結(jié)果（必須是上面程序清單所對應(yīng)打印輸出的結(jié)果）；（4）對運行情況所作的分析以及本次調(diào)試程序所取得的經(jīng)驗。如果

8、程序末能通過，應(yīng)分析其原因。第二部分 關(guān)于程序的調(diào)試和測試一、程序錯誤的類型為了幫助各位同學(xué)調(diào)試程序和分析程序，下面簡單介紹程序出錯的種類。（1）語法錯誤即不符合c+語言的語法規(guī)定，例如將main 錯寫為naim ，括號不匹配，語句最后漏了分號等，這些都會在編譯時被發(fā)現(xiàn)并指出。這些都屬于“致命錯誤”， 不改正是不能通過編譯的。對一些在語法上有輕微毛病但不影響程序運行的錯誤（如定義了變量但始終未使用），編譯時會發(fā)出“警告”，雖然程序能通過編譯，但不應(yīng)當使程序“帶病工作”，應(yīng)該將程序中所有導(dǎo)致“錯誤（error）”和“警告（warning）”的因素都消除，再使程序投入運行。（2）邏輯錯誤這是指程序

9、無語法錯誤，也能正常運行，但是結(jié)果不對。例如求s=l+2+3+100，有人寫出以下語句：for（s=0, i=1; iab;c=a/b;coutcendl;return 0;當輸入的b為非零值時，運行無問題。當輸入的b為零時，運行時出現(xiàn)“溢出（overflow）”的錯誤。如果在執(zhí)行上面的cin語句時輸入456.78 34.56，則輸出c的值為2，顯然是不對的。這是由一于輸入的數(shù)據(jù)類型與輸入格式符不匹配而引起的。二、程序的測試程序調(diào)試的任務(wù)是排除程序中的錯誤，使程序能順利地運行并得到預(yù)期的效果。程序的調(diào)試階段不僅要發(fā)現(xiàn)和消除語法上的錯誤，還要發(fā)現(xiàn)和消除邏輯錯誤和運行錯誤。除了可以利用編譯時提示的

10、“出錯信息”來發(fā)現(xiàn)和改正語法錯誤外，還可以通過程序的測試來發(fā)現(xiàn)邏輯錯誤和運行錯誤。程序測試的任務(wù)是盡力尋找程序中可能存在的錯誤。在測試時要設(shè)想到程序運行時的各種情況，測試在各種情況下的運行結(jié)果是否正確。程序測試是程序調(diào)試的一個組成部分。有時程序在某些情況下能正常運行，而在另外一些情況下不能正常運行或得不到正確的結(jié)果，因此，一個程序即使通過編譯并正常運行而且結(jié)果正確，還不能認為程序沒有問題了。要考慮是否在任何情況下都能正常運行并且得到正確的結(jié)果。測試的任務(wù)就是要找出那些不能正常運行的情況和原因。下而通過一個典型的和容易理解的例子來說明測試的概念。求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。有人根據(jù)求

11、根公式x1, 2=(-bsqrt(b2-4ac)/2a編寫出以下程序：# 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有兩個不等的實根：x1, 2=(-bsqrt(b2-4ac)/2a b2-4ac=0有兩個相等的實根：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應(yīng)當分別測試程序在以上6 種情況下的運行情況，觀察它們是否符合要求。為此，應(yīng)準備6 組數(shù)據(jù)。用這6 組數(shù)據(jù)去測試程序的“健壯性”。在使用上面這個程序時，顯然只有滿足情況的數(shù)據(jù)才能使程序正確運行，而輸入滿足情況的數(shù)據(jù)時，程序出錯。這說明程序不“健壯”。為此，應(yīng)當修改程序，使之能適應(yīng)以上6 種情況?？蓪⒊绦蚋臑椋?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 ; 選擇buildcompile test.cpp命令，對此源程序進行編譯。觀察和分析編譯信息。 根據(jù)編譯信息指出的錯誤，修改程序。再進行編譯，如果還有錯，再重復(fù)此過程，直到編譯不出錯為止。 選擇buildbuild test.exe命令，對程序進行連接，如果不出錯，就會生成可執(zhí)行程序test.exe 。 選擇buildexecute test.ex

15、e 命令，執(zhí)行可執(zhí)行程序test.exe觀察屏幕的變化。在輸出窗口應(yīng)顯示程序運行結(jié)果。 分析結(jié)果是否正確，如果不正確或認為輸出格式不理想，可以修改程序，然后重新執(zhí)行以上至步驟。此外，還可利用已有的源程序建立一個新程序。由于剛才已建立了一個名為test.cpp 的源程序，可以以它為基礎(chǔ)建立一個新程序，這樣更方便些。按以下步驟： 通過“資源管理器”或“我的電腦”，按文件路徑找到已有源程序test.cpp。 雙擊“test.cpp”圖標，進入visual c+集成環(huán)境，打開test.cpp。 在test.cpp基礎(chǔ)上將源程序修改為以下內(nèi)容（第1章第9題）：# 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); 選擇filesave as命令，用新的文件名other.cpp保存。此時，other.cpp與test.cpp 在同一子目錄下。 對新文件other.cpp進行編譯、連接和運行。步驟與前相同。3 預(yù)習(xí)內(nèi)容c +面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第1章。這是第一個實驗，寫得比較詳細。希望大家能在實驗中多思考，多給自己提問題，多設(shè)想幾種可能性。做

17、實驗時不要滿足于驗證書本知識。在以后的實驗中，請大家自己設(shè)計具體的實驗步驟，盡可能自己補充增加一些內(nèi)容，以提高自己的實踐能力。實驗二 c+對c的擴充1實驗?zāi)康模?）了解在面向過程程序設(shè)計中c+對c功能的擴充與增強，并善于在編寫程序過程中應(yīng)用這些新的功能。（2）進一步熟悉在所用的系統(tǒng)上編輯、編譯、連接和運行c+程序的方法。（3）進一步熟悉c+程序的結(jié)構(gòu)和編程方法。2實驗內(nèi)容和步驟要求事先編好解決下面問題的程序，然后上機輸入程序并調(diào)試運行。（1）輸入以下程序，進行編譯，觀察編譯情況，如果有錯誤，請修改程序，再進行編譯，直到?jīng)]有錯誤，然后進行連接和運行，分析運行結(jié)果（本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第1章

18、習(xí)題第9題）。# 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）編一個程序，用來求2個或3個正整數(shù)中的最大數(shù)。 用不帶默認參數(shù)的函數(shù)實現(xiàn)。 用帶有默認參數(shù)的函數(shù)實現(xiàn)。（本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第1章習(xí)題第11題）對比兩種方法，分析用帶有默認參數(shù)的函數(shù)的優(yōu)點和應(yīng)用的場合?？偨Y(jié)如何選擇默認參數(shù)的值。請分析本題中默認參數(shù)的值應(yīng)該在

19、什么范圍。（3）輸入兩個整數(shù)，將它們按由大到小的順序輸出（本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè) 計第1章習(xí)題第12題）。 使用指針方法。 使用變量的引用。比較這兩種方法的特點和使用方法。（4）對3個變量按由小到大順序排序，要求使用變量的引用（本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第1章習(xí)題第13題）。 使用指針方法。 使用變量的引用。請總結(jié)使用引用時要注意什么問題。（5）有5個字符串，要求對它們按由小到大順序排列，用string方法（本題是c+ 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第1章習(xí)題第16題）。（6）編一個程序，用同一個函數(shù)名對n個數(shù)據(jù)進行從小到大排序，數(shù)據(jù)類型可以是整型、單精度型、雙精度型（本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第1章習(xí)題

20、第17題和18題）。 用重載函數(shù)實現(xiàn)。 用函數(shù)模板實現(xiàn)。比較這兩種方法各有什么特點，什么情況下可以用函數(shù)模板代替重載函數(shù)？什么情況下不可以用函數(shù)模板代替重載函數(shù)？3預(yù)習(xí)內(nèi)容c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第l章。實驗三 類和對象（一）1實驗?zāi)康模?）掌握聲明類的方法，類和類的成員的概念以及定義對象的方法。（2）初步掌握用類和對象編制基于對象的程序。（3）學(xué)習(xí)檢查和調(diào)試基于對象的程序。2實驗內(nèi)容（1）有以下程序：# include using namespace std ; class time /定義time類 public： /數(shù)據(jù)成員為公用的int hour ; int minute ; int se

21、c ; ;int main ( ) time tl ; /定義t1為time類對象cintl.hour ;/輸入設(shè)定的時間cin tl.minute ;cintl.sec ; coutt1.hour”：”t1.minutetl.secendl; /輸出時間return 0; 改寫程序，要求： 將數(shù)據(jù)成員改為私有的； 將輸入和輸出的功能改為由成員函數(shù)實現(xiàn)； 在類體內(nèi)定義成員函數(shù)。然后編譯和運行程序。請分析什么成員應(yīng)指定為公用的？什么成員應(yīng)指定為私有的？什么函數(shù)最好放在類中定義？什么函數(shù)最好在類外定義？本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第2章第2題。（2）分別給出如下的3個文件： 含類定義的頭文件stud

22、ent.h 。/student.h （這是頭文件，在此文件中進行類的聲明）class student /類聲明 public : void display ( ) ; /公用成員函數(shù)原型聲明private : int num ; char name20 ; char sex ; ; 包含成員函數(shù)定義的源文件student.cpp。/student.cpp （在此文件中進行函數(shù)的定義）# include # include “student.h” /不要漏寫此行，否則編譯通不過void student : : display ( ) /在類外定義display類函數(shù) cout”num:”nume

23、ndl; cout”name:”nameendl;cout”sex:”sexendl; 包含主函數(shù)的源文件main.cpp。為了組成一個完整的源程序，應(yīng)當有包括主函數(shù)的源文件：/main.cpp （主函數(shù)模塊）# include # include ”student.h” /將類聲明頭文件包含進來int main ( ) student stud ; /定義對象stud.display( ); /執(zhí)行stud對象的display函數(shù)return 0; 請完善該程序，在類中增加一個對數(shù)據(jù)成員賦初值的成員函數(shù)set_value。上機調(diào)試并運行。本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第2章第4題。（3）需要求3

24、個長方柱的體積，請編一個基于對象的程序。數(shù)據(jù)成員包括length（長）、width（寬）、height（高）。要求用成員函數(shù)實現(xiàn)以下功能： 由鍵盤分別輸入3 個長方柱的長、寬、高； 計算長方柱的體積； 輸出3個長方柱的體積。請編程序，上機調(diào)試并運行。本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第2章第6題。3預(yù)習(xí)內(nèi)容c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第2章。實驗四 類和對象（二）1實驗?zāi)康模?）進一步加深對類和對象的理解。（2）掌握類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的概念和使用方法。（3）掌握對象數(shù)組、對象的指針及其使用方法。（4）掌握友元的概念和使用。（5）了解類模板的使用方法。2實驗內(nèi)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( ); 閱讀此程序，分析其

26、執(zhí)行過程，然后上機運行，對比輸出結(jié)果。本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第3章第6題。 修改上面的程序，增加一個fun函數(shù)，改寫main函數(shù)。在main函數(shù)中調(diào)用fun函數(shù)，在fun函數(shù)中調(diào)用change和display函數(shù)。在fun函數(shù)中使用對象的引用（student &）作為形參。本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第3章第8題。（2）商店銷售某一商品，商店每天公布統(tǒng)一的折扣（discount）。同時允許銷售人員在銷售時靈活掌握售價（price)，在此基礎(chǔ)上，對一次購10件以上者，還可以享受9.8折優(yōu)惠?，F(xiàn)己知當天3個銷貨員銷售情況為:銷貨員號（num）銷貨件數(shù)（quantity）銷貨單價（price )

27、101 5 23.5 102 12 24.56103 100 21.5 請編程序，計算出當日此商品的總銷售款sum以及每件商品的平均售價。要求用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和靜態(tài)成員函數(shù)。本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第3章第9題。提示：將折扣discount，總銷售款sum和商品銷售總件數(shù)n聲明為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，再定義靜態(tài)成員函數(shù)average（求平均售價）和display（輸出結(jié)果）。（3）有以下程序（這是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第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;請讀者分析和運行此程序，注意友元函數(shù)time : : display 的作用。將程序中的display 函數(shù)不放在time類中，而作為類外的普通函數(shù)，然后分別在time和date類中將display聲明為友元函數(shù)。在主函數(shù)中調(diào)用display函數(shù)，display函數(shù)分別引用time和date兩

30、個類的對象的私有數(shù)據(jù)，輸出年、月、日和時、分、秒。本題是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 第3章第10題。修改后上機調(diào)試和運行。（4）有以下使用類模板程序（這是c+面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計第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 cmp1(3,7); coutcmp1.max() is the maximum of two inteder numbers.endl; coutcmp1.min() is the minimum of two inteder numbers.endlendl; compar