一、实验目的
加深对类的组合机制的理解，会正确使用C++正确定义，使用组合类
理解深复制，浅复制
练习标准库string ,vector的用法，能基于问题场景灵活使用
针对具体问题场景，练习运用面向对象思维进行设计，合理设计，组合类（自定义/标准库），编程解决实际问题。
二、实验准备
系统复习浏览以下内容
类的抽象，设计
组合类：要解决的问题场景，定义和使用方法
数据共享，保护
标准库string ,vector的用法
三、实验内容
1. 实验任务1
代码：button.hpp
1 #pragma once
2 #include <iostream>
3 #include<string>
4
5 using std::string;
6 using std::cout;
7
8 class Button{
9 public:
10 Button(const string &text);
11 string get_label()const;
12 void click();
13 private:
14 string label;
15 };
16 Button::Button(const string &text):label {text}{
17
18 }
19
20 inline string Button::get_label()const {
21 return label;}
22
23 void Button::click(){
24
25 cout<<"Button "<<label<<"clicked\n";
26
27 }
window.hpp
1 #pragma once
2 #include"button.hpp"
3 #include<vector>
4 #include<iostream>
5
6
7 using std::vector;
8 using std::cout;
9 using std::endl;
10
11 class Window{
12 public:
13 Window(const string &win_title);
14 void display()const;
15 void close();
16 void add_button(const string &label);
17 private:
18 string title;
19 vector <Button> buttons;
20
21 };
22 Window::Window(const string &win_title):title{win_title}{
23 buttons.push_back(Button("close "));}
24
25
26 inline void Window::display()const{
27 string s(40,'*');
28 cout<<s<<endl;
29 cout<<"window title:"<<title<<endl;
30 cout<<"It has "<<buttons.size()<<" buttons:"<<endl;
31 for(const auto&i:buttons)
32 cout<<i.get_label()<<"button"<<endl;
33 cout<<s<<endl;
34
35
36 }
37 void Window::close(){
38 cout<<"close window"<<" '"<<title<<"'"<<endl;
39 buttons.at(0).click();
40
41 }
42
43 void Window::add_button(const string &label){
44 buttons.push_back(Button(label));
45
46 }
task1.cpp
1 #include"window.hpp"
2 #include<iostream>
3
4
5 using std::cout;
6 using std::cin;
7
8 void test(){
9
10 Window w1("new window");
11 w1.add_button("maximize ");
12 w1.display();
13 w1.close();
14 }
15
16 int main(){
17 cout<<"用组合类模拟简单GUI：\n";
18 test();
19 }
运行截图：
问题回答：
问题一：这个示例代码中，自定义了2个类，一个Button,一个Window类，使用到了标准库的string和vector类。其中string和Button类，string 和Window类，vector和Window类存在组合关系
问题二：在Button类当中， get_label()函数被标记为const，这是合适的，因为它只返回标签而不修改任何数据。或者设置成inline,因为它简单且频繁调用。在Windows类当中，disliay()函数可以被标记为const，因为它只显示窗口信息而不改变。但不应设置成inline,因为它的代码量太大了。close()不应设置成为const因为它会改变
问题三：string s(40,'*');是创建一个名为s 的字符串，长度为40，且所有字符均为*
2. 实验任务2
代码：
1 #include<iostream>
2
3 #include<vector>
4
5 using namespace std;
6 void output1(const vector<int> &v){
7 for(auto &i:v)
8 cout<<i<<",";
9 cout<<"\b\b \n";
10
11 }
12
13 void output2(const vector <vector<int>> v){
14 for(auto &i:v){
15 for(auto &j:i)
16 cout<<j<<", ";
17 cout<<"\b\b \n";
18
19 }
20
21 }
22 void test1(){
23 vector<int> v1(5,42);
24 const vector<int> v2(v1);
25
26 v1.at(0)=-999;
27 cout<<"v1: "; output1(v1);
28 cout<<"v2: ";output1(v2) ;
29 cout<<"v1.at(0) = "<<v1.at(0)<<endl;
30 cout<<"v2.at(0) = "<<v2.at(0)<<endl;
31
32 }
33
34 void test2(){
35 vector<vector<int>> v1{{1,2,3},{4,5,6,7}};
36 const vector <vector<int>> v2(v1);
37
38 v1.at(0).push_back(-999);
39 cout<<"v1: \n";output2(v1);
40 cout<<"v2: \n";output2(v2);
41
42 vector<int> t1=v1.at(0);
43 cout<<t1.at(t1.size()-1)<<endl;
44
45 const vector<int> t2=v2.at(0);
46 cout<<t2.at(t2.size()-1)<<endl;
47
48 }
49
50 int main(){
51 cout<<"测试1:\n";
52 test1();
53 cout<<"测试2:\n";
54 test2();
55 }
运行截图
问题回答：
问题一：
vector<int> v1(5,42);
const vector<int> v2(v1);
v1.at(0)=-999;
这个代码是定义一个常量引用的整型向量v1,内部包含5个元素，且全部初始化值为42，把v1的值拷贝给了v2,v2成为了不可变的一维向量;而后又将第一个元素改成了-999；
问题二：
vector<vector<int>> v1{{1,2,3},{4,5,6,7}};
const vector <vector<int>> v2(v1);
v1.at(0).push_back(-999);
这个代码是定义一个常量的二维整型向量v1,{{1,2,3},{4,5,6,7}};表示v1包含两个内层向量
第一个内层向量是{1，2，3}，包含三个元素。第二个内层向量是{4，5，6，7}，包含四个元素。同样把v1的值拷贝给了v2，v2成为了不可变的二维向量;
而后又把-999增加到了v1的第一层的末尾，变成了v1{{1,2,3，-999},{4,5,6,7}};
3. 实验任务3
代码：
vectorInt.hpp
1 #pragma once
2
3 #include <iostream>
4 #include <cassert>
5
6 using std::cout;
7 using std::endl;
8
9
10 class vectorInt{
11 public:
12 vectorInt(int n);
13 vectorInt(int n, int value);
14 vectorInt(const vectorInt &vi);
15 ~vectorInt();
16
17 int& at(int index);
18 const int& at(int index) const;
19
20 vectorInt& assign(const vectorInt &v);
21 int get_size() const;
22
23 private:
24 int size;
25 int *ptr;
26 };
27
28 vectorInt::vectorInt(int n): size{n}, ptr{new int[size]} {
29 }
30
31 vectorInt::vectorInt(int n, int value): size{n}, ptr{new int[size]} {
32 for(auto i = 0; i < size; ++i)
33 ptr[i] = value;
34 }
35
36 vectorInt::vectorInt(const vectorInt &vi): size{vi.size}, ptr{new int[size]} {
37 for(auto i = 0; i < size; ++i)
38 ptr[i] = vi.ptr[i];
39 }
40
41 vectorInt::~vectorInt() {
42 delete [] ptr;
43 }
44
45 const int& vectorInt::at(int index) const {
46 assert(index >= 0 && index < size);
47
48 return ptr[index];
49 }
50
51 int& vectorInt::at(int index) {
52 assert(index >= 0 && index < size);
53
54 return ptr[index];
55 }
56
57 vectorInt& vectorInt::assign(const vectorInt &v) {
58 delete[] ptr;
59
60 size = v.size;
61 ptr = new int[size];
62
63 for(int i = 0; i < size; ++i)
64 ptr[i] = v.ptr[i];
65
66 return *this;
67 }
68
69 int vectorInt::get_size() const {
70 return size;
71 }
task3.cpp
1 #include "vectorInt.hpp"
2 #include <iostream>
3
4 using std::cin;
5 using std::cout;
6
7 void output(const vectorInt &vi) {
8 for(auto i = 0; i < vi.get_size(); ++i)
9 cout << vi.at(i) << ", ";
10 cout << "\b\b \n";
11 }
12
13
14 void test1() {
15 int n;
16 cout << "Enter n: ";
17 cin >> n;
18
19 vectorInt x1(n);
20 for(auto i = 0; i < n; ++i)
21 x1.at(i) = i*i;
22 cout << "x1: "; output(x1);
23
24 vectorInt x2(n, 42);
25 vectorInt x3(x2);
26 x2.at(0) = -999;
27 cout << "x2: "; output(x2);
28 cout << "x3: "; output(x3);
29 }
30
31 void test2() {
32 const vectorInt x(5, 42);
33 vectorInt y(10, 0);
34
35 cout << "y: "; output(y);
36 y.assign(x);
37 cout << "y: "; output(y);
38
39 cout << "x.at(0) = " << x.at(0) << endl;
40 cout << "y.at(0) = " << y.at(0) << endl;
41 }
42
43 int main() {
44 cout << "测试1: \n";
45 test1();
46
47 cout << "\n测试2: \n";
48 test2();
49 }
运行截图：
问题回答：
问题一： vectorInt(const vectorInt &vi);的实现是深复制。复制一个vectorInt对象，会分配新的内存并复制原对象中的元素，包括指针。
问题二：vectorInt类中，这两个at()接口，如果返回值类型改成int而非int&（相应地，实现部分也 同步修改），测试代码还能正确运行吗？能正常运行，但也意味着返回的是元素的值而不是对该值的引用。在这种情况下，调用 at() 的代码将能够正常运行，但会失去对原始数组元素的修改能力
如果把line18返回值类型前面的const掉，针对这个测试 代码，是否有潜在安全隐患？会存在安全隐患。返回一个非 const 引用可能会允许外部代码修改对象的内部数据结构。
问题三：assign() 方法的返回值类型可以改成vectorInt，但是每次调用之后返回的不是原对象的引用，而是一个副本。
4. 实验任务4
代码：
1 #pragma once
2
3 #include <iostream>
4 #include <cassert>
5 #include<cstring>
6
7 using std::cout;
8 using std::endl;
9
10 // 类Matrix的声明
11 class Matrix {
12 public:
13 Matrix(int n, int m); // 构造函数，构造一个n*m的矩阵, 初始值为value
14 Matrix(int n); // 构造函数，构造一个n*n的矩阵, 初始值为value
15 Matrix(const Matrix &x); // 复制构造函数， 使用已有的矩阵X构造
16 ~Matrix();
17
18 void set(const double *pvalue); // 用pvalue指向的连续内存块数据按行为矩阵赋值
19 void clear(); // 把矩阵对象的值置0
20
21 const double& at(int i, int j) const; // 返回矩阵对象索引(i,j)的元素const引用
22 double& at(int i, int j); // 返回矩阵对象索引(i,j)的元素引用
23
24 int get_lines() const; // 返回矩阵对象行数
25 int get_cols() const; // 返回矩阵对象列数
26
27 void display() const; // 按行显示矩阵对象元素值
28
29 private:
30 int lines; // 矩阵对象内元素行数
31 int cols; // 矩阵对象内元素列数
32 double *ptr;
33 };
34
35 Matrix::Matrix(int n, int m):lines{n},cols{m},ptr{new double[n*m]}{
36
37 } // 构造函数，构造一个n*m的矩阵, 初始值为value
38 Matrix::Matrix(int n) :lines{n},cols{n}, ptr{new double[n*n] }{}
39 // 构造函数，构造一个n*n的矩阵, 初始值为value
40 Matrix::Matrix(const Matrix &x):lines{x.lines},cols(x.cols),ptr(new double[x.lines*x.cols]){
41 std::memcpy(ptr,x.ptr,lines*cols*sizeof(double));
42 } // 复制构造函数， 使用已有的矩阵X构造
43 Matrix::~Matrix(){delete [] ptr;
44 }
45
46 void Matrix::set(const double *pvalue){
47 for (auto i = 0; i < lines; ++i) {
48 for (auto j = 0; j < cols; ++j) {
49 ptr[i * cols + j] = pvalue[i * cols + j];
50 }
51 }}
52 // 用pvalue指向的连续内存块数据按行为矩阵赋值
53 void Matrix::clear(){std::memset(ptr ,0,lines*cols*sizeof(double));} // 把矩阵对象的值置0
54
55 const double& Matrix::at(int i, int j) const {
56 assert(i >= 0 && i < lines && j >= 0 && j < cols);
57 return ptr[i * cols + j];
58 } // 返回矩阵对象索引(i,j)的元素const引用
59 double& Matrix::at(int i, int j){
60 assert(i >= 0 && i < lines && j >= 0 && j < cols);
61 return ptr[i * cols + j];
62 } // 返回矩阵对象索引(i,j)的元素引用
63
64 int Matrix::get_lines() const{
65 return lines;} // 返回矩阵对象行数
66 int Matrix::get_cols() const{
67 return cols;} // 返回矩阵对象列数
68
69 void Matrix::display() const{
70 for (auto i =0;i<lines;++i){
71 for(auto j =0;j<cols ;++j){
72 cout<<at(i,j);
73 if (j < cols - 1) {
74 cout << ","; }
75 cout<<endl;} // 按行显示矩阵对象元素值
76 }
运行截图：
5. 实验任务5
代码：
1 #ifndef USER_HPP
2 #define USER_HPP
3
4 #include <iostream>
5 #include <string>
6 #include <limits>
7
8 class User {
9 private:
10 std::string name; // 用户名
11 std::string password; // 密码
12 std::string email; // 邮箱
13
14 public:
15 // 构造函数
16 User(const std::string& name0, const std::string& password0 = "123456", const std::string& mail0 = "")
17 : name(name0), password(password0), email(mail0) {}
18
19 // 接口1，用来提示设置邮箱
20 void set_email() {
21 std::string test_email;
22
23 while (true) {
24 std::cout << "Enter email address: ";
25 std::cin >> test_email;
26
27 if (test_email.find('@') == std::string::npos) {
28 std::cout << "Illegal email. Please re-enter email: ";
29 } else {
30 email = test_email;
31 std::cout << "Email is set successfully..." << std::endl;
32 break;
33 }
34 }
35 }
36
37 // 接口2，用来修改密码
38 void change_password() {
39 std::string old_password, new_password; // 定义 new_password
40 int attempts = 0;
41 const int max_attempts = 3;
42
43 while (attempts < max_attempts) {
44 std::cout << "Enter old password: ";
45 std::cin >> old_password;
46
47 if (old_password == password) {
48 std::cout << "Enter new password: ";
49 std::cin >> new_password;
50 password = new_password;
51 std::cout << "new password is set successfully..." << std::endl;
52 return;
53 } else {
54 attempts++;
55
56 if (attempts == max_attempts) {
57 std::cout << "password input error. Please try after a while." << std::endl;
58 } else {
59 std::cout << "password input error. Please re-enter again." << std::endl;
60 }
61
62 }
63 }
64 }
65
66 // 接口3，用来打印用户信息
67 void display() const {
68 std::cout << "name: " << name << "\n";
69 std::cout << "pass: ";
70 for (int i = 0; i < password.length(); ++i) {
71 std::cout << "*";
72 }
73 std::cout << std::endl;
74 std::cout << "email: " << email << std::endl;
75 }
76 };
77
78 #endif
运行截图：
6. 实验任务6
代码：
data.h
1 #pragma once
2 class Date
3 {
4 private:
5 int year;
6 int month;
7 int day;
8 int totalDays;
9 public:
10 Date(int year, int month, int day);
11 int getYear()const { return year; }
12 int getMonth() const { return month; }
13 int getDay()const { return day; }
14 int getMaxDay()const;
15 bool isLeapYear()const
16 {
17 return year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0;
18 }
19 void show()const;
20 int distance(const Date& date)const
21 {
22 return totalDays - date.totalDays;
23 }
24 };
data.cpp
1 #include"data.h"
2 #include<iostream>
3 #include<cstdlib>
4
5 using namespace std;
6
7 namespace
8 {
9 const int DAYS_BEFORE_MONTH[] = { 0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365 };
10 }
11 Date::Date(int year, int month, int day) :year(year), month(month), day(day)
12 {
13 if (day <= 0 || day > getMaxDay())
14 {
15 cout << "Invalid date: ";
16 show();
17 cout << endl;
18 exit(1);
19 }
20 int years = year - 1;
21 totalDays = year * 365 + years / 4 - years / 100 + years / 400 + DAYS_BEFORE_MONTH[month - 1] + day;
22 if (isLeapYear() && month > 2) totalDays++;
23 }
24 int Date::getMaxDay()const
25 {
26 if (isLeapYear() && month == 2)
27 return 29;
28 else
29 return DAYS_BEFORE_MONTH[month] - DAYS_BEFORE_MONTH[month - 1];
30 }
31 void Date::show() const
32 {
33 cout << getYear() << "-" << getMonth() << "-" << getDay();
34 }
account.h
1 #pragma once
2 #include"data.h"
3 #include<string>
4
5 class SavingsAccount
6 {
7 private:
8 std::string id;
9 double balance;
10 double rate;
11 Date lastDate;
12 double accumulation;
13 static double total;
14 void record(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
15
16 void error(const std::string& msg)const;
17
18 double accumulate(const Date& date) const
19 {
20 return accumulation + balance * date.distance(lastDate);
21
22 }
23 public:
24 SavingsAccount(const Date& date, const std::string& id, double rate);
25
26 const std::string& getId() const { return id; }
27 double getBalance() const { return balance; }
28
29 double getRate() const { return rate; }
30
31 static double getTotal() { return total; }
32
33 void deposit(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
34
35 void withdraw(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
36
37 void settle(const Date& date);
38
39 void show() const;
40 };
account.cpp
1 #include "account.h"
2 #include<cmath>
3 #include<iostream>
4
5 using namespace std;
6
7 double SavingsAccount::total = 0;
8
9 SavingsAccount::SavingsAccount(const Date& date, const string& id, double rate) : id(id), balance(0), rate(rate), lastDate(date), accumulation(0)
10 {
11 date.show();
12 cout << "\t#" << id << " created" << endl;
13 }
14
15 void SavingsAccount::record(const Date& date, double amount, const string& desc)
16 {
17 accumulation = accumulate(date);
18
19 lastDate = date;
20
21 amount = floor(amount * 100 + 0.5) / 100; //保留小数点后两位
22 balance += amount;
23 total += amount;
24 date.show();
25
26 cout << "\t#" << id << "\t" << amount << "\t" << balance << "\t" << desc << endl;
27
28 }
29 void SavingsAccount::error(const string& msg)const
30 {
31 cout << "Error(#" << id << "):" << msg << endl;
32
33 }
34
35 void SavingsAccount::deposit(const Date& date, double amount, const string& desc)
36 {
37 record(date, amount, desc);
38
39 }
40
41 void SavingsAccount::withdraw(const Date& date, double amount, const string& desc)
42 {
43 if (amount > getBalance())
44 error("not enough money");
45 else
46 record(date, -amount, desc);
47
48 }
49
50 void SavingsAccount::settle(const Date& date)
51 {
52
53 double interest = accumulate(date) * rate / date.distance(Date(date.getYear() - 1, 1, 1)); //计算年息
54
55 if (interest != 0)
56
57 record(date, interest, "interest");
58
59 accumulation = 0;
60
61 }
62
63 void SavingsAccount::show() const
64 {
65 cout << id << "\tBalance:" << balance;
66 }
6_25.cpp
1 #include"account.h"
2 #include<iostream>
3
4 using namespace std;
5
6 int main()
7 {
8 Date date(2008, 11, 1);
9
10 SavingsAccount accounts[] =
11 {
12 SavingsAccount(date, "03755217", 0.015),
13 SavingsAccount(date, "02342342", 0.015)
14 };
15 const int n = sizeof(accounts) / sizeof(SavingsAccount);
16
17 accounts[0].deposit(Date(2008, 11, 5), 5000, "salary");
18 accounts[1].deposit(Date(2008, 11, 25), 10000, "sell stock 0323");
19 accounts[0].deposit(Date(2008, 12, 5), 5500, "salary");
20 accounts[1].withdraw(Date(2008, 12, 20), 4000, "buy a laptop");
21
22 cout << endl;
23 for (int i = 0; i < n; i++)
24 {
25 accounts[i].settle(Date(2009, 1, 1));
26 accounts[i].show();
27 cout << endl;
28 }
29 cout << "Total: " << SavingsAccount::getTotal() << endl;
30 return 0;
31 }
运行截图：
标签：std,const,string,对象,编程,int,实验,vectorInt,include From： https://www.cnblogs.com/andongni51/p/18524347