C++高级程序设计实验报告-类和对象，类的构建：1．类的定义；2．类对象的使用；3．类成员变量的定义和使用；4．类成员函数的定义和使用；5．理解类的作用域；6．理解类的声明；7．理解类中private和public权限的声明依据。
### C++高级程序设计实验报告二 - 类和对象
#### 实验目的
本实验旨在深入理解和掌握C++中类和对象的基本概念与使用方法。主要包括以下几个方面：
1. **类的定义**：学习如何定义一个类，包括成员变量和成员函数。
2. **类对象的使用**：学会创建类的对象，并通过对象访问成员变量和成员函数。
3. **类成员变量的定义和使用**：了解如何在类中定义成员变量，并掌握如何在类外部通过对象访问这些成员变量。
4. **类成员函数的定义和使用**：掌握如何在类中定义成员函数以及如何通过对象调用这些成员函数。
5. **理解类的作用域**：了解类成员的作用域规则。
6. **理解类的声明**：学习类声明的方法及意义。
7. **理解类中private和public权限的声明依据**：掌握如何使用访问控制符`private`和`public`来控制成员的访问级别。
#### 实验内容解析
##### 程序阅读
**案例1**
```cpp
// 示例代码
class CDate {
public:
void Set(int m,int d,int y);
int IsLeapYear();
void Print();
private:
int month;
int day;
int year;
};
int main() {
CDate a;
a.Set(1, 1, 2000); // 调用成员函数
a.Print(); // 输出日期
return 0;
}
```
- **问题一**：程序能够编译通过。但是，类`CDate`中的前两个函数`Set`和`IsLeapYear`应声明为`public`，以便在类外部调用它们。如果不加`public`关键字，则默认为`private`，这会导致无法从类外部直接访问。
- **问题二**：类`CDate`中有三个成员函数：`Set`, `IsLeapYear`, `Print`，它们都属于`public`访问权限。此外，有三个成员变量：`month`, `day`, `year`，它们都属于`private`访问权限。
- **问题三**：`CDate a;`这行代码表示定义了一个名为`a`的`CDate`类的对象。
**案例2**
```cpp
class CTest {
public:
void SetData(int data);
void PrintData();
private:
int data;
};
int main() {
CTest::data = 10; // 错误的写法
CTest test;
test.data = 20; // 正确的写法
test.PrintData();
return 0;
}
CTest::SetData(int data) {
CTest::data = data;
}
CTest::PrintData() {
cout << "Data is: " << CTest::data << endl;
}
```
- **问题一**：第1处的`CTest::data = 10;`是试图给全局变量赋值，但实际上应该是给类的成员变量赋值。去掉域作用符`::`后，程序可以正确运行，因为它会访问对象`test`的成员变量`data`。
- **问题二**：第2处的`CTest::PrintData()`调用了类`CTest`的成员函数`PrintData()`。去掉域作用符`::`后，程序将不能正确运行，因为这里需要指定对象来调用成员函数。
- **问题三**：该程序的输出结果是成员变量`data`的初始值。由于成员变量未显式初始化，其值通常是不确定的，但现代编译器可能会对其进行零初始化。
##### 程序设计
下面是一个关于复数类的设计示例：
```cpp
#include <iostream>
using namespace std;
class Complex {
public:
void Set(double r, double i) {
real = r;
imag = i;
}
void Print() {
cout << real << "," << imag << endl;
}
private:
double real;
double imag;
};
int main(int argc, char *argv[]) {
Complex a, c;
a.Set(2.3, 3.5);
a.Print();
Complex *p = new Complex;
p->Set(1.2, 2.3);
p->Print();
Complex &cc = c;
cc.Set(2.3, 3.5);
cc.Print();
return 0;
}
```
此程序展示了如何使用对象、指针和引用来调用类的成员函数。通过这种方式，我们可以灵活地操作类的实例，并实现不同的功能。
##### 思考题
考虑以下代码：
```cpp
#include<iostream>
class CCircle;
class CPoint{
public:
unsigned x;
unsigned y;
bool IsInCircle(CCircle *Circle);
};
class CCircle{
public:
unsigned Radius;
CPoint Center;
};
bool CPoint::IsInCircle(CCircle *Circle){
return ((x-Circle->Center.x)*(x-Circle->Center.x)+(y-Circle->Center.y)*(y-Circle->Center.y))<=Circle->Radius*Circle->Radius;
}
void main(){}
```
- **问题**：程序存在几个问题。`#include<iostream>`后面的括号中不需要加上`.h`。类`CCircle`和`CPoint`之间的相互引用导致了未定义对象的问题。可以通过在类`CPoint`中声明`CCircle`类来解决这一问题。
- **改正后的代码**：
```cpp
#include<iostream>
class CCircle; // 前向声明
class CPoint {
public:
unsigned x;
unsigned y;
bool IsInCircle(CCircle *Circle);
};
class CCircle {
public:
unsigned Radius;
CPoint Center;
};
bool CPoint::IsInCircle(CCircle *Circle) {
return ((x-Circle->Center.x)*(x-Circle->Center.x)+(y-Circle->Center.y)*(y-Circle->Center.y))<=Circle->Radius*Circle->Radius;
}
int main() {
// 主函数可以添加一些测试代码
CCircle circle;
CPoint point;
circle.Radius = 5;
circle.Center.x = 0;
circle.Center.y = 0;
point.x = 3;
point.y = 4;
cout << "Point in Circle? " << (point.IsInCircle(&circle) ? "Yes" : "No") << endl;
return 0;
}
```
通过这样的修改，我们解决了类之间相互引用的问题，并且能够在主函数中进行测试，验证成员函数的正确性。
