C++程序设计-第3周 第一次见到了对象

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第一部分 预备知识

　　在程序设计方面，我们进入了有对象的时代。坏消息是，我们需要在思维方式和表达方式方面再有所改变，好消息是新的方式更加靠近我们人类本来的思维模式。况且，不断改变自己，改变我们的学习本身也是一件令人兴奋的事。
　　由于教材中这部分注重概念，而对展示程序本身的形态方面有所不足，我们在课后，请先阅读教材中的相关部分。然后通过读下面的程序，对课堂、教材所讲知识进行再现，从而达到掌握面向对象程序的基本结构，以及辨识程序中的基本要素的目的。
　　阅读下面的程序，并按要求回答问题
　　（1）第一个面向对象的程序

#include <iostream>using namespace std;{private:int num;char name[20]; char sex;     public:void set_data(int n, char *p,char s){num=n; strcpy(name,p);sex=s;}void display( )     {cout<<"num: "<<num<<endl;cout<<"name: " <<name<<endl; cout<<"sex: " <<sex<<endl;   } };int main(){Student stud1,stud2; //(1) stud1.set_data(1,"He",'f');//(2)stud2.set_data(2,"She",'m');//(3)stud1.display();//(4)stud2.display();//(5)return 0; }

请在程序中标出下面的内容或回答问题：

• 类声明；
• 对象定义；
• 类中的私有成员；
• 类中的公共成员；
• 类中的数据成员；
• 类中的成员函数；
• 在成员函数set_data()中，引用了哪些数据成员？
• 程序执行后，屏幕输出是____？
• 在main()函数的语句（1）后，调用stud1.display();将会出现什么结果？
• 在main()函数的语句（3）后，调用stud2.sex='f';结果会是_____？为什么会这样？
• 如果要在main()函数的语句（3）后，调用stud2.sex='f';要保证将stud2对象的性别改为'f'，程序应该要做何修改？

　　（2）第二个面向对象的程序——提倡以这样的形式写面向对象程序

#include  <iostream>using namespace std;class Student{public:   void set_data(int n, char *p,char s);void display( );private: int num;char name[20];     char sex;     };void Student::set_data(int n, char *p,char s){num=n; strcpy(name,p); sex=s;}void Student::display( )     {cout<<"num: "<<num<<endl;cout<<"name: " <<name<<endl; cout<<"sex: " <<sex<<endl;   } int main(){Student stud1,stud2;stud1.set_data(1,"He",'f');stud2.set_data(2,"She",'m');stud1.display();stud2.display();return 0;}

请观察、思考并回答下面的问题

• 程序在总体结构有何特点？
• 在类定义中，公共成员在前，私有成员在后，有何好处？
• 成员函数的实现写在类定义之外，有何好处？
• 将成员函数的实现写在类的外时的写法方面有何特点，自己总结一下。
• 如果void Student::display( )写作为void display( )，结果会是_____？
• sizeof(stud1)值是________？

　　（3）在阅读上面两个程序的基础上再次深入体会下面的基本概念

• 声明一个类，可以定义出结构相同的一组对象——类是对象的抽象，对象是类的实例；
• 类/对象中包括数据成员和成员函数两部分——类/对象实现了对程序设计中要描述的实体的封装处理：将有关的数据和操作代码封装在一个对象中，形成一个基本单位，各个对象（如程序中stud1和stud2）之间相对独立，互不干扰。
• 信息隐蔽(imformation hiding)——将对象中某些部分（通过private限定符）对外隐蔽，即隐蔽其内部细节，只留下少量接口，以便与外界联系，接收外界的消息。
• 封装和信息隐蔽的优点：把对象的一部分属性和功能对外界屏蔽，从外界是看不到的，甚至是不可知的，有利于数据安全，防止无关的人了解和修改数据。同时，大大降低了操作对象的复杂程度。

第二部分 上机实践
【项目1 - 】调试上面阅读的第二个程序
（1）通过单步执行，观察其执行过程，并学会查看对象的取值；
（2）通过撞错，观察当程序发生错误时的各种表现，例如：

• 违反封装原则，直接给私有成员赋值、访问私有对象等；
• 在实现对类成员函数时不指定作用域；
• 调用stud1.set_data()函数时，实参出现不当类型；
• 你能想到的其他“坏”点子……

【项目2 - 修旱冰场】（Circle类）一个圆形的旱冰场地，场地内抹水泥，造价为每平方米20元，围栏用木条围成，每米造价35元。设计一个Circle类，可以求出圆的面积和边长，进而支持求出旱冰场的等价。请在下面提示的基础上完成程序，其中需要做的工作包括：（1）在类声明中声明相关的公共成员函数；（2）在类声明和main()函数之间，定义声明的成员函数。

class Circle{private:double radius;};int main(){double r;cout<<"请输入旱冰场的半径: ";cin>>r;Circle c;c.setRadius(r);cout<<"旱冰场的造价为 "<<20*c.area()+35*c.circumference()<<" 元。"<<endl;return 0;}

【项目3 - 时间类】阅读、运行程序后，按要求增加类的功能

/* *文件头部的注释请自行加上*/#include <iostream>using namespace std;class Time{public:void set_time( );   void show_time( );  private: bool is_time(int, int, int);int hour;int minute;int sec;};void Time::set_time( ) {char c1,c2;cout<<"请输入时间(格式hh:mm:ss)";while(1){cin>>hour>>c1>>minute>>c2>>sec;if(c1!=':'||c2!=':')cout<<"格式不正确，请重新输入"<<endl;else if (!is_time(hour,minute,sec))cout<<"时间非法，请重新输入"<<endl;else break;}}void Time::show_time( )      {cout<<hour<<":"<<minute<<":"<<sec<<endl;}bool Time::is_time(int h,int m, int s){if (h<0 ||h>24 || m<0 ||m>60 || s<0 ||s>60)return false;return true;}int main( ){Time t1;  Time &t2=t1;t1.set_time( );   t2.show_time( );return 0;}

要求：请在原类基础上，增加下列成员函数，要求前三个设计成内置函数，在main()数中增加适当的调用以展示扩充类定义后的功能（最好能一次运行）。

• add_a_sec()  //增加1秒钟
• add_a_minute() //增加1分钟
• add_an_hour() //增加1小时
• add_seconds(int) //增加n秒钟
• add_minutes(int) //增加n分钟
• add_hours(int) //增加n小时

提示：要考虑增加后超出取值范围的情形
【项目3扩展（自选）】是否可以设计一个DateTime类了？实施一下吧。

【项目4 - 长方柱类】（改自教材P262第6题）仿照你阅读过的程序，编写基于对象的程序，求3个长方柱（Bulk）的体积。数据成员包括长（length）、宽（width）、高（heigth）、体积，要求用成员函数实现下面的功能：
（1）由键盘输入3个长方柱的长、宽、高；
（2）计算长方柱的体积（volume）和表面积（areas）；

（3）输出这3个长方柱的体积和表面积；

本周任务中程序的形态发生了巨大的变化，在习惯、熟悉之前，切记用“模仿”的方法让自己做下去！

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