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C++实验指导书new.docx
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C++实验指导书new
《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。
MicrosoftVisualC++6.0开发环境简介
DeveloperStudio是VisualC++6.0的核心部分,是MicrosoftWindows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1VisualC++6.0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。
Exercise1熟悉语言及程序开发环境
1实验目的
熟悉MicrosoftVisualC++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
3.1熟悉MicrosoftVisualStudio6.0的开发环境
(1)启动VisualC++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。
3.2编辑并调试下面的程序
3.2.1在VisualC++环境中编辑并调试下面的程序
(1)启动VisualC++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“Win32ConsoleApplication”;
∙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:
Anemptyproject。
(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“GenericClass”,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“ClassView”中选择类“TimeType”,单击右键,选择“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)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。
3.2.2源程序:
(1)文件TimeType.h:
//“TimeType.h”
classTimeType{
public:
voidSet(inthours,intminutes,intseconds);
voidIncrement();
voidWrite()const;
boolEqual(TimeTypeotherTime)const;
boolLessThan(TimeTypeotherTime)const;
private:
inthrs;
intmins;
intsecs;
};
(2)文件TimeType.cpp:
//“TimeType.cpp”
#include“timetype.h”
#include
voidTimeType:
:
Set(inthours,intminutes,intseconds)
{
hrs=hours;
mins=minutes;
secs=seconds;
}
voidTimeType:
:
Increment()
{
secs++;
if(secs>59){
secs=0;
mins++;
if(mins>59){
mins=0;
hrs++;
if(hrs>23)hrs=0;
}
}
}
voidTimeType:
:
Write()const
{
if(hrs<10)cout<<‘0’;
cout< ’; if(mins<10)cout<<‘0’; cout< ’; if(secs<10)cout<<‘0’; cout< } boolTimeType: : Equal(TimeTypeotherTime)const { return(hrs==otherTime.hrs&&mins==otherTime.mins&&secs==otherTime.secs); } boolTimeType: : LessThan(TimeTypeotherTime)const { return(hrs } (3)文件Diary.cpp: //Diary.cpp #include #include"TimeType.h" intmain() { TimeTypetime; inthours; intminutes; intseconds; cout<<"Enteratime(usehours<0toquit): "; cin>>hours>>minutes>>seconds; while(hours>=0) { time.Set(hours,minutes,seconds); time.Increment(); cout<<"Incrementedtimeis"; time.Write(); cout< cout<<"Enteratime(usehours<0toquit): "; cin>>hours>>minutes>>seconds; } return0; } 4思考题 (1)如何启动MicrosoftVisualStudio6.0? (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? Exercise2C++简单程序设计 1实验目的 (1)学会编写简单的C++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VisualC++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1~10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Build|Build1ab2_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 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*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 #include constfloatPI=3.1416; voidmain() { intiType; floatradius,a,b,area; COUt<<”图形的类型为? (1为圆形,2为长方形,3为正方形): ”; cin>>iType; switch(iType) { case1: cout<<”圆的半径为: ”; cin>>radius; area=PI*radius*radius; cout<<”面积为: ”< break; case2: cout<<”矩形的长为: ”; cin>>a; cout<<”矩形的宽为: ”; cin>>b; area=a*b; cout<<”面积为: ”< break; case3: cout<<”正方形的边长为: ”; cin>>a; area=a*a; cout<<”面积为: ”< break; default: cout<<"不是合法的输入值! "< } 1)首先在第10行处设置调试断点。 用鼠标右键单击源程序第10行左边的空白处,出现一个菜单,如图2.1所示。 图2.1插入断点 2)选择Insert|RemoveBreakpoint选项,可看到左边的边框上出现了一个褐色的圆点,这代表已经在这里设置了一个断点。 所谓断点就是程序运行时的暂停点,程序运行到断点处便暂停,这样我们就可以观察程序的执行流程,以及执行到断点处时有关变量的值。 3)然后选择菜单命令Build|StartDebug|Go,或按下快捷键F5,系统进入Debug(调试)状态,程序开始运行,一个DOS窗口出现,此时,VisualStudio的外观如图2.2所示,程序暂停在断点处。 图2.2调试状态 4)单步执行: 从Debug菜单或Debug工具栏中单击StepOver选项或按钮两次。 在程序运行的DOS窗口中输人选择的图形类型,例如,输入3,代表正方形,这时,回到VisualStudio中,把鼠标放在变量名iType上片刻,可看到出现了一个提示: iType=3;此时,在Variables窗口中也可看到iType以及其他变量的值。 单步执行时每次执行一行语句,便于跟踪程序的执行流程。 因此为了调试方便,需要单步执行的语句不要与其它语句写在一行中。 5)在Watch窗口中,在Name栏中输入iType,按回车键,可看到Value栏中出现3,这是变量iType现在的值(如果没看到Variables窗口或Watch窗口,可通过View菜单的DebugWindows|Variables或DebugWindows|Watch选项打开它们)。 图2—3是此时Variables窗口和Watch窗口的状态。 6)继续执行程序,参照上述的方法,再试试Debug菜单栏中别的菜单项,熟悉Debug的各种方法。 (6)建立一个项目lab2_4,包含一个C++源程序lab2_4.cpp。 定义一个表示时间的结构体,有表示年、月、日、小时、分、秒的成员,可以使用short类型;在主程序中实现输入输出。 4思考题 (1)如何在集成环境中建立一个简单的C++程序? (2)如何设置断点? (3)如何单步运行一个程序? (4)如何观察程序运行过程中某个变量的值? Exercise3函数的应用 1实验目的 (1)掌握函数的定义和调用方法 (2)练习重载函数的使用。 (3)练习使用系统函数。 (4)学习使用VC++的debug调试功能,使用stepinto追踪到函数内部。 2实验要求 (1)编写一个函数把华氏温度转换为摄氏温度,转换公式如下 C=(F-32)*5/9 (2)编写重载函数Max1可分别求两个整数,三个整数,两个双精度数,三个双精度数的最大值。 (3)使用系统函数pow(x,y)计算xy的值,注意包含头文件math.h。 (4)用递归的方法编写函数求Fibonacci级数,观察递归调用的过程 3实验内容及实验步骤 (1)编写函数floatConvert(floatTempFer),参数和返回值都为float类型,实现算法C=(F-32)*5/9,在main()函数中实现输入、输出。 程序名: lab3_1.cpp。 (2)分别编写四个同名函数max1,实现函数重载,在main()函数中测试函数功能。 程序名: lab3_2.cpp (3)在main()函数中提示输入两个整数x、y,使用cin语句得到x、y的值,调用pow(x,y)函数计算x的y次幂的结果,再显示出来。 程序名: lab3_4.cpp (4)编写递归函数intfib(intn),在主程序中输入n的值,调用fib函数计算Fibonacci级数。 公式为fib(n)=fib(n-1)+fib(n-2),n>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StepInto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 intfib(intn); intmain() { intn,answer; cout<<”Enternumber: ”; cin>>n; cout<<”\n\n”; answer=fib(n); cout< return0; } intfib(intn) { cout<<”Processingfib(“< if(n<3) { cout<<”Reutrn1! \n”; return (1); } else { cout<<”Callfib(“< return(fib(n-2)+fib(n-1)); } } (6)调试操作步骤如下: 1)选择菜单命令Build|StartDebug|Stepin,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VisualStudio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RuntoCursor,在程序运行的DOS窗口中按提示输入数字10,这时回到VisualStudio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StepInto,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Debug菜单或Debug工具栏中单击RuntoCursor,再单击StepInto,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? Exercise4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enumCPU_Rank{P1=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)、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enumCPU_Rank{P1=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 #include enumCPU_Rank{P1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7}; classCPU { private: CPU_Rankrank; intfrequency; floatvoltage; public: CPU(CPU_Rankr,intf,floatv) { rank=r; frequency=f; voltage=v; cout<<”构造了一个CPU! ”< } ~CPU(){cout<<”析构了一个CPU! ”< CPU_RankGetRank()const{returnrank;} intGetFrequency()const{returnrank;} floatGetVoltage()const{returnvoltage;} voidSetRank(CPU_Rankr){rank=r;} voidSetFrequency(intf){frequency=f;} voidSetvoltage(floatv){voltage=v;} voidRun(){cout<<”CPU开始运行! ”< voidStop(){cout<<”CPU停止运行! ”<
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