实验2 类和对象_基础编程1

实验任务1:

实验代码：

#include <string>

// 类T: 声明
class T {
// 对象属性、方法
public:
    T(int x = 0, int y = 0);   // 普通构造函数
    T(const T &t);  // 复制构造函数
    T(T &&t);       // 移动构造函数
    ~T();           // 析构函数

    void adjust(int ratio);      // 按系数成倍调整数据
    void display() const;           // 以(m1, m2)形式显示T类对象信息

private:
    int m1, m2;

// 类属性、方法
public:
    static int get_cnt();          // 显示当前T类对象总数

public:
    static const std::string doc;       // 类T的描述信息
    static const int max_cnt;           // 类T对象上限

private:
    static int cnt;         // 当前T类对象数目

// 类T友元函数声明
    friend void func();
};

// 普通函数声明
void func();

// 类T: 实现
// 普通函数实现

#include "t.h"
#include <iostream>
#include <string>

using std::cout;
using std::endl;
using std::string;

// static成员数据类外初始化
const std::string T::doc{"a simple class sample"};
const int T::max_cnt = 999;
int T::cnt = 0;


// 对象方法
T::T(int x, int y): m1{x}, m2{y} { 
    ++cnt; 
    cout << "T constructor called.\n";
} 

T::T(const T &t): m1{t.m1}, m2{t.m2} {
    ++cnt;
    cout << "T copy constructor called.\n";
}

T::T(T &&t): m1{t.m1}, m2{t.m2} {
    ++cnt;
    cout << "T move constructor called.\n";
}    

T::~T() {
    --cnt;
    cout << "T destructor called.\n";
}           

void T::adjust(int ratio) {
    m1 *= ratio;
    m2 *= ratio;
}    

void T::display() const {
    cout << "(" << m1 << ", " << m2 << ")" ;
}     

// 类方法
int T::get_cnt() {
   return cnt;
}

// 友元
void func() {
    T t5(42);
    t5.m2 = 2049;
    cout << "t5 = "; t5.display(); cout << endl;
}

#include "t.h"
#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;

void test();

int main() {
    test();
    cout << "\nmain: \n";
    cout << "T objects'current count: " << T::get_cnt() << endl;
}

void test() {
    cout << "test class T: \n";
    cout << "T info: " << T::doc << endl;
    cout << "T objects'max count: " << T::max_cnt << endl;
    cout << "T objects'current count: " << T::get_cnt() << endl << endl;


    T t1;
    cout << "t1 = "; t1.display(); cout << endl;

    T t2(3, 4);
    cout << "t2 = "; t2.display(); cout << endl;

    T t3(t2);
    t3.adjust(2);
    cout << "t3 = "; t3.display(); cout << endl;

    T t4(std::move(t2));
    cout << "t3 = "; t4.display(); cout << endl;

    cout << "T objects'current count: " << T::get_cnt() << endl;

    func();
}

运行结果截图：

问题1：

不能运行。

报错截图：

可能原因：

友元声明在类内，定义在类外。如果不在类外进行普通函数声明的话，那么在task1.cpp进行编译的时候，由于在类外无法访问类内的私有成员，将找不到t.h中关于func 声明。

问题2：

功能：

普通构造函数 T(int x = 0, int y = 0)：这是类的默认构造函数，用于初始化对象的成员变量 m1 和 m2。当创建类 T 的对象时，如果没有提供特定的构造函数参数，将调用此构造函数。

复制构造函数 T(const T &t)：这个构造函数用于创建一个新对象，它是另一个同类型对象的副本。它通过复制已有对象的成员变量来初始化新对象。

移动构造函数 T(T &&t)：移动构造函数用于在不进行复制的情况下，将资源从一个对象转移到另一个对象。它接受一个右值引用作为参数。

析构函数 ~T()：析构函数用于执行清理工作，释放资源。

调用时机：

普通构造函数在对象创建时调用。

复制构造函数在对象通过另一个对象初始化时调用。

移动构造函数在对象通过另一个对象的移动初始化时调用。

析构函数在对象被销毁时调用，例如当对象离开作用域或被显式删除时。

问题3：

不能。

因为静态成员变量的定义和初始化应该在类定义之外进行，而不是在类定义内部。

实验任务2：

实验代码：

#pragma once
#include<iostream>
class Complex {
public:
    static const std::string doc;
    Complex();
    Complex(double x);
    Complex(double x, double y);
    Complex(const Complex& c);
    double get_real()const;
    double get_imag()const;
    void add(const Complex& c);
    friend Complex add(const Complex& c1, const Complex& c2);

    friend bool is_equal(const Complex& c1, const Complex& c2);

    friend bool is_not_equal(const Complex& c1, const Complex& c2);

    friend void output(const Complex& c);

    friend double abs(const Complex& c);


private:
    double real;
    double imag;
};

#include"complex.h"
#include<iostream>
#include<math.h>
const std::string Complex::doc = "a simplified complex class";
Complex::Complex():real(0), imag(0) {}
Complex::Complex(double x) : real(x), imag(0) {}
Complex::Complex(double x, double y) : real(x), imag(y) {}
Complex::Complex(const Complex& c) : real(c.real), imag(c.imag) {}
double Complex::get_real() const {

    return real;

}
double Complex::get_imag() const {

    return imag;

}
void Complex::add(const Complex& other) {

    real += other.real;

    imag += other.imag;

}
Complex add(const Complex& c1, const Complex& c2) {

    return Complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag);

}



bool is_equal(const Complex& c1, const Complex& c2) {

    return (c1.real == c2.real) && (c1.imag == c2.imag);

}
bool is_not_equal(const Complex& c1, const Complex& c2)
{
    return !is_equal(c1, c2);
}
double abs(const Complex& c) {

    return std::sqrt(c.real * c.real + c.imag * c.imag);

}
void output(const Complex& c) {
    if (c.imag >= 0) {
        std::cout << c.real << " + " << std::abs(c.imag) << "i";
    }
    else
    {
        std::cout << c.real << " - " << std::abs(c.imag) << "i";
    }

}

#include"complex.h"
#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;
using std::boolalpha;

void test() {
    cout << "类成员测试: " << endl;
    cout << Complex::doc << endl;

    cout << endl;

    cout << "Complex对象测试: " << endl;
    Complex c1;
    Complex c2(3, -4);
    const Complex c3(3.5);
    Complex c4(c3);

    cout << "c1 = "; output(c1); cout << endl;
    cout << "c2 = "; output(c2); cout << endl;
    cout << "c3 = "; output(c3); cout << endl;
    cout << "c4 = "; output(c4); cout << endl;
    cout << "c4.real = " << c4.get_real() << ", c4.imag = " << c4.get_imag() << endl;

    cout << endl;

    cout << "复数运算测试: " << endl;
    cout << "abs(c2) = " << abs(c2) << endl;
    c1.add(c2);
    cout << "c1 += c2, c1 = "; output(c1); cout << endl;
    cout << boolalpha;
    cout << "c1 == c2 : " << is_equal(c1, c2) << endl;
    cout << "c1 != c3 : " << is_not_equal(c1, c3) << endl;
    c4 = add(c2, c3);
    cout << "c4 = c2 + c3, c4 = "; output(c4); cout << endl;
}

int main() {
    test();
}

运行结果截图：

实验任务3：

实验代码：

#include <iostream>
#include <complex>

using std::cout;
using std::endl;
using std::boolalpha;
using std::complex;

void test() {
    cout << "标准库模板类comple测试: " << endl;
    complex<double> c1;
    complex<double> c2(3, -4);
    const complex<double> c3(3.5);
    complex<double> c4(c3);

    cout << "c1 = " << c1 << endl;
    cout << "c2 = " << c2 << endl;
    cout << "c3 = " << c3 << endl;
    cout << "c4 = " << c4 << endl;
    cout << "c4.real = " << c4.real() << ", c4.imag = " << c4.imag() << endl;
    cout << endl;

    cout << "复数运算测试: " << endl;
    cout << "abs(c2) = " << abs(c2) << endl;
    c1 += c2;
    cout << "c1 += c2, c1 = " << c1 << endl;
    cout << boolalpha;
    cout << "c1 == c2 : " << (c1 == c2) << endl;
    cout << "c1 != c3 : " << (c1 != c3) << endl;
    c4 = c2 + c3;
    cout << "c4 = c2 + c3, c4 = " << c4 << endl;
}

int main() {
    test();
}

运行结果截图：

问题：

接口：

complex<double> c1使用默认构造函数创建了一个复数对象c1
complex<double> c2(3, -4) 使用初始化列表构造复数对象c2
const complex<double> c3(3.5) 使用构造函数创建了一个常量复数对象c3
complex<double> c4(c3) 使用复制构造函数创建了复数对象c4

使用std::cout和<<操作符直接输出复数对象

c4.real()和 c4.imag() 分别获取复数对象的实部和虚部。

c1 += c2 使用+=运算符将c2加到c1上

(c1 == c2)使用==运算符比较两个复数对象是否相等
(c1 != c3)使用!=运算符比较两个复数对象是否不相等

abs(c2)计算复数对象c2的模;

c4 = c2 + c3使用+运算符将两个复数对象相加

写法更简洁之处：

1.构造函数：

任务2：需要手动定义各种构造函数来初始化复数对象。
任务3：可以直接使用列表初始化或者提供特定的构造函数来创建复数对象，代码更为简洁。
2.运算：

任务2：需要手动实现加法、减法、乘法和除法等运算符的重载。
任务3：标准库complex类已经重载了基本的算术运算符，可以直接使用这些运算符进行复数运算。
3.访问：

任务2：需要通过成员函数（如get_real()和get_imag()）来获取实部和虚部。
任务3：可以直接使用.real()和.imag()成员函数来访问复数的实部和虚部，代码更为直观和简洁。
4.输出：

任务2：需要自定义一个output()函数来格式化输出复数。
任务3：可以直接使用std::cout和<<运算符来输出复数
5.模运算：

任务2：需要手动实现复数的模运算。
任务3：可以直接使用标准库提供的abs()函数来计算复数的模。

 启发：标准库complex类的接口设计简洁直观，易于理解和使用，可以使代码更加简洁和直观。

实验任务4：

实验代码：

 #pragma once
 #include <string>

 class Fraction {
 public:
         Fraction(int up, int down = 1);
        Fraction(const Fraction&);
    
             int get_up() const;
         int get_down() const;
         Fraction negative() const;
         int gcd()const;
         friend Fraction add(const Fraction&, const Fraction&);
        friend Fraction sub(const Fraction&, const Fraction&);
         friend Fraction mul(const Fraction&, const Fraction&);
         friend Fraction div(const Fraction&, const Fraction&);
         friend void output(const Fraction&);
    
        
     static const std::string doc;
    
 private:
        int up;
         int down;
    
};

 #include "Fraction.h"
#include <iostream>
 #include<cmath>
 const std::string Fraction::doc = "Fraction类v0.01版. 目前仅支持分数对象的构造、输出、加/减/乘/除运算";

Fraction::Fraction(int up, int down) : up(up), down(down) {}

Fraction::Fraction(const Fraction & other) : up(other.up), down(other.down) {}

 int Fraction::get_up() const {
     int a = gcd();
         return up/a;
    
}

 int Fraction::get_down() const {
     int a = gcd();
     return down/a;
    
}

 Fraction Fraction::negative() const {
         return Fraction(-up, down);
    
}

 Fraction add(const Fraction & f1, const Fraction & f2) {
        return Fraction(f1.up * f2.down + f2.up * f1.down, f1.down * f2.down);
    
}

 Fraction sub(const Fraction & f1, const Fraction & f2) {
         return Fraction(f1.up * f2.down - f2.up * f1.down, f1.down * f2.down);
    
}

 Fraction mul(const Fraction & f1, const Fraction & f2) {
        return Fraction(f1.up * f2.up, f1.down * f2.down);
    
}

 Fraction div(const Fraction & f1, const Fraction & f2) {
         return Fraction(f1.up * f2.down, f1.down * f2.up);
    
}

 void output(const Fraction & f) {
         int a = f.down, b = f.up;
         int c = a, d = b;
         int temp;
         while (d != 0)
             {
                 temp = c % d;
                 c = d;
                 d = temp;
             }
         int gcd = c;
         b /= gcd;
         a /= gcd;
         if (a == 0)
         {
             std::cout << "分母不能为0";
             return;
         }
         if (a < 0) {
                 b = -b;
                 a = -a;
        
    }
         if (b == 0) {
                 std::cout << "0";
        
    }
    else if (a == 1) {
                 std::cout << b;
        
    }
    else {
                 std::cout << b << "/" << a;
        
    }
    
}
 int Fraction::gcd()const 
 {
     int c = up;
     int d = down;
     int temp;
     while (d != 0)
     {
         temp = c % d;
         c = d;
         d = temp;
     }
     return c;
 }

#include "Fraction.h"
#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;


void test1() {
    cout << "Fraction类测试: " << endl;
    cout << Fraction::doc << endl << endl;

    Fraction f1(5);
    Fraction f2(3, -4), f3(-18, 12);
    Fraction f4(f3);
    cout << "f1 = "; output(f1); cout << endl;
    cout << "f2 = "; output(f2); cout << endl;
    cout << "f3 = "; output(f3); cout << endl;
    cout << "f4 = "; output(f4); cout << endl;

    Fraction f5(f4.negative());
    cout << "f5 = "; output(f5); cout << endl;
    cout << "f5.get_up() = " << f5.get_up() << ", f5.get_down() = " << f5.get_down() << endl;

    cout << "f1 + f2 = "; output(add(f1, f2)); cout << endl;
    cout << "f1 - f2 = "; output(sub(f1, f2)); cout << endl;
    cout << "f1 * f2 = "; output(mul(f1, f2)); cout << endl;
    cout << "f1 / f2 = "; output(div(f1, f2)); cout << endl;
    cout << "f4 + f5 = "; output(add(f4, f5)); cout << endl;
}

void test2() {
    Fraction f6(42, 55), f7(0, 3);
    cout << "f6 = "; output(f6); cout << endl;
    cout << "f7 = "; output(f7); cout << endl;
    cout << "f6 / f7 = "; output(div(f6, f7)); cout << endl;
}

int main() {
    cout << "测试1: Fraction类基础功能测试\n";
    test1();

    cout << "\n测试2: 分母为0测试: \n";
    test2();
}

运行结果截图：

 

实验任务5：

实验代码：

#ifndef _ _ACCOUNT_H_ _
#define _ _ACCOUNT_H_ _
class SavingsAccount{
private:
    int id;
    double balance;
    double rate;
    int lastDate;
    double accumulation;
    static double total;
    void record(int date,double amount);
    double accumulate(int date)const{
        return accumulation+balance*(date-lastDate);
    }
public:
    SavingsAccount(int date,int id,double rate);
    int getId()const{return id;}
    double getBalance()const{return balance;}
    double getRate()const{return rate;}
    static double getTotal(){return total;}
    void deposit(int date,double amount);
    void withdraw(int date,double amount);
    void settle(int date);
    void show()const;
    
};
#endif//_ _ACCOUNT_H_ _

#include"account.h"
#include<cmath>
#include<iostream>
using namespace std;
double SavingsAccount::total=0;
SavingsAccount::SavingsAccount(int date,int id,double rate)
:id(id),balance(0),rate(rate),lastDate(date),accumulation(0){
    cout<<date<<"\t#"<<id<<" is created"<<endl;
} 
void  SavingsAccount::record(int date,double amount){
    accumulation=accumulate(date);
    lastDate=date;
    amount=floor(amount*100+0.5)/100;
    balance+=amount;
    total+=amount;
    cout<<date<<"\t#"<<id<<"\t"<<amount<<"\t"<<balance<<endl;
}
void  SavingsAccount::deposit(int date,double amount){
    record(date,amount);
}
void  SavingsAccount::withdraw(int date,double amount){
    if(amount>getBalance())
        cout<<"Error:not enough money"<<endl;
    else
        record(date,-amount);
}
void  SavingsAccount::settle(int date){
    double interest=accumulate(date)*rate/365;
    if(interest!=0)
        record(date,interest);
        accumulation=0;
}
void SavingsAccount::show()const{
    cout<<"#"<<id<<"\tBalance:"<<balance;
}

#include"account.h"
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
     SavingsAccount sa0(1,21325302,0.015);
     SavingsAccount sa1(1,58320212,0.015);
     sa0.deposit(5,5000);
     sa1.deposit(25,10000);
     sa0.deposit(45,5500);
     sa1.withdraw(60,4000);
     sa0.settle(90);
     sa1.settle(90);
     sa0.show();cout<<endl;
     sa1.show();cout<<endl;
     cout<<"Total:"<< SavingsAccount::getTotal()<<endl;
     return 0;
}

可以在 accumulate() 和 getBalance() 加上 const 修饰符，可以防止数据被更改。

可以在输出时加一些提示语，可以让输出更直观。

总结：

通过本次实验，我明白了使用标准库所带来的简洁，以及知道了怎么通过多文件的方式来编写代码。