《面向对象程序设计》(c++)实验教学大纲

《面向对象程序设计》实验教学大纲

课程总学时：64 学分：4

实验学时：16 实验个数： 6个 实验学分：1分 课程性质：专业必修课 适用专业：计算机类专业 教材及参考书：《C++语言程序设计（第四版）》，郑莉、董渊编著，北京：清华大学出版社，2011

大纲执笔人：杨军 大纲审定人：

一、实验课的性质与任务

本课程实验大纲是面向计算机专业学生开设的《C++程序设计》实验课计划指导大纲，是依据《面向对象程序设计》课程教学计划指导大纲编制。本课程主要讲述了利用C++进行程序设计的思想和方法，既有面向过程和面向对象的程序设计的理论知识，又包括极强的实践应用能力的培养。本实验大纲力求结合该课程教学计划大纲的相应内容，由浅入深的指导学生了解和掌握如何利用C++程序设计语言进行程序设计，提高学生的动手能力，做到理论和实践相结合，培养学生理解，分析程序，编写，调试程序的能力，使之能把程序设计应用到今后的专业学习中。

二、实验目的与要求

1．实验目的

通过本课程的学习，使学生掌握面向过程的程序设计思想和编程思路，初步掌握面向对象的程序设计思想，学会调试程序，能独立编写实用的小型程序。

2．实验要求

(1) 学生应该自始至终贯彻课程中所介绍的程序设计风格,养成良好的编程习惯； (2) 应独立完成所布置习题。为保证尽量在统一安排的上机时间内编译运行通过程序，

学生应事先设计好程序。

三、实验项目及内容提要 实序号 验编号 面向对象程序设计实验课程 （071016） 实验类型 学 基学必选分本验综设时 做 做 数 操证 合 计 作 4 √ 实验名称 内容提要 1 1 类与对象 函数重载,类 √ 的设计与使用 作用域与生 √ 存期，静态成员 三种常见编 √ 程元素的使用 √ 派生类的设2 2 C++程序的结构 数组、指针与字符串 继承与派生 2 √ 3 3 4 √ 2 √ 4 4 计与使用 5 5 多态性 2 √ √ 运算符重载、动态多态 模板，异常处理机制的设计 6 6 模板和文件 2 √ √ 四、实验内容安排：

实验一 类与对象 （ 设计性实验 4学时）

1. 目的要求：

1) 掌握类的定义和使用；掌握类对象的声明；练习具有不同访问属性的成员的访问方式；观察构造函数和析构函数的执行过程；

2) 学习类组合使用方法；

3) 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. 实验内容：

1) 编写重载函数Max1可分别求取两个整数，三个整数，两个双精度数，三个双精度数的最大值。

2) 写一个函数，具有一个引用作为形参参数，在函数中改变引用变量的值，观察实参变量的变化。

3) 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enum CPU_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。

4) 定义一个简单的Computer类，有数据成员芯片(cpu)、内存(ram)、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，为以上的类编写构造和析构函数，观察组合类和内嵌类的构造函数和析构函数的调用顺序。

5) 为题目2）的类编写复制构造函数，在主函数中利用复制构造的方式创建新的对象，观察对象的状态。

6) 思考并回答以下概念：函数重载，引用，类，对象，数据成员，函数成员，访问属性，构造函数，析构函数，类的组合，内嵌对象，初始化列表，复制构造函数。 3. 主要仪器设备及软件：PC+Windows 2000+VC 6.0

实验二 C++程序的结构 （ 设计性实验 2学时）

1. 目的要求：

1) 观察程序运行中变量的作用域、生存期和可见性； 2) 学习类的静态成员的使用；

3) 学习多文件结构在C++程序中的使用。 2. 实验内容：

1) 实现客户机(CLIENT)类。定义字符型静态数据成员ServerName，保存其服务器名称；整型静态数据成员ClientNum，记录已定义的客户数量；定义静态函数ChangeServerName()改变服务器名称。

2) 利用多文件结构实现题目1），在头文件client.h中定义类，在文件client.cpp中实现该类，在文件test.cpp 中测试这个类，观察相应的成员变量取值的变化情况，要求ClientNum能够实时记录客户机对象的数量。

3) 思考并回答以下概念： 类的静态数据成员，类的静态函数成员，多文件结构，文件包含。

3. 主要仪器设备及软件：Windows 2000+VC 6.0

实验三 数组、指针与字符串实验

（设计性实验 4学时）

1. 目的要求：

1) 学习使用数组；学习字符串数据的组织和处理；学习标准C++库的使用； 2) 掌握指针的使用方法；练习通过debug观察指针的内容及其所指的对象的内容；练习通过动态内存分配实现动态数组，并体会指针在其中的作用；

3) 分别使用字符数组和标准C++库练习处理字符串的方法。 2. 实验内容：

1) 编写一个类用于处理3×3矩阵转置，测试转置的效果，输出转置前后的矩阵。

2) 定义一个具有构造函数和析构函数的类，如实验一的CPU类，定义一个CPU的对象数组，观察构造函数的析构函数的调用过程。 3) 利用动态内存分配的方式重新完成题目2）。

4) 使用系统提供的string类定义字符串对象并初始化，实现从原始字符串中提取一个子串。

5) 选做：定义一个Point（二维点类）的对象数组，利用该数组实现直线的线性拟合。 6) 选做：定义一个动态数组类。

7) 思考并回答：数组，指针，对象数组，动态内存分配，默认构造函数，标准类库，字符串类 string，线性拟合。

3. 主要仪器设备及软件：Windows 2000+VC 6.0

实验四 继承与派生

（设计性实验 2学时）

1. 目的要求：

1) 学习定义和使用类的继承关系，定义派生类；熟悉不同继承方式下对基类成员的访问控制；

2) 学习利用虚基类解决二义性问题。 2. 实验内容：

1) 定义一个基类Animal，有私有整型成员变量age，构造其派生类dog，在其成员函数SetAge(int n)中直接给age赋值，看看会有什么问题，把 age改为公有成员变量，还会有问题吗？编程试试看。

2) 定义一个基类BaseClass,有整型成员变量Number，构造其派生类DerivedClass,定义该派生类的对象,观察构造函数和析构函数的执行情况。

3) 定义一个车（vehicle）基类，具有MaxSpeed、Weight等成员变量，Run、Stop等成员函数，由此派生出自行车（bicycle）类，汽车（motorcar）类。自行车（bicycle）类有高度（Height）等属性，汽车（motorcycle）类有座位数（SeatNum）等属性。从bicycle和motorcycle派生出摩托车(Motorcar)类，在继承过程中，注意把vehicle设置为虚基类。如果不把vehicle 设置为虚基类，会有什么问？编程实验及分析原因。 4) 思考并回答：继承，派生，子类对基类成员的访问权限，继承方式，继承时的构造函数和析构函数的调用顺序，虚基类

3. 主要仪器设备及软件：PC+Windows 2000+VC 6.0

实验五 多态和运算符重载 （ 设计性实验 2学时）

1. 目的要求：

掌握运算符重载的方法；学习使用虚函数实现动态多态性。 2. 实验内容：

1) 定义Point类，有坐标x,y两个私有成员变量;对Point类重载“+”（相加）、“-”（相减）和“==”（相等）运算符，实现对坐标的改变，要求用友元函数和成员函数两种方法实现。对Point类重载<<运算符，以使得代码 Point p; cout<

2) 定义一个车(vehicle)基类，有虚函数Run、Stop等成员函数，由此派生出自行车（bicycle）类、汽车（motorcar）类，它们都有Run、Stop等成员函数。在主函数中用不同的方法调用Run、Stop成员函数，观察这些函数的执行结果，思考如何实现动态多态性，如果Run、Stop没有被定义为虚函数，执行结果会怎样，把结果和分析写入实验报告。

3) 选做，利用类完成求函数的积分（参考教材）。

4) 思考并回答：多态，实现多态性的方法，虚函数，运算符重载，前++，后++，实现运算符重载的方式。

3. 主要仪器设备及软件：PC+Windows 2000+VC 6.0

实验六 模板和文件 （设计性实验 2学时）

1. 目的要求：

1) 理解模板的作用和语法。

2) 学习掌握C++文件处理类的基本用法。 2. 实验内容：

1) 使用函数模板实现一个求3个数最大值的函数，并完成测试。 2) 编写程序，用二进制方式打开指定的一个文件，在每一行前加行号。 3) 选做，练习使用STL中的vector模板类。

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