实验4 类的组合、继承、模板类、标准库

一、实验目的

1.知道什么是类模板，会正确定义和使用简单的类模板

2.会使用C++正确定义、使用派生类

3.加深对类的组合机制(has-a)、类的继承机制(is-a)的领悟和理解

4.练习标准库string, vector用法，能基于问题场景灵活使用

5.针对具体问题场景，练习运用面向对象思维进行设计，组合使用标准库和自定义类，编程解决实际

问题

 

二、实验过程

1. 实验任务1

验证性实验：类模板的定义、使用。

test1.1.cpp

#include <iostream>

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

// 类A的定义
class A {
public:
    A(int x0, int y0);
    void display() const;

private:
    int x, y;
};

A::A(int x0, int y0): x{x0}, y{y0} {
}

void A::display() const {
    cout << x << ", " << y << endl;
}

// 类B的定义
class B {
public:
    B(double x0, double y0);
    void display() const;

private:
    double x, y;
};

B::B(double x0, double y0): x{x0}, y{y0} {
}

void B::display() const {
    cout << x << ", " << y << endl;
}

void test() {
    cout << "测试类A: " << endl;
    A a(3, 4);
    a.display();

    cout << "\n测试类B: " << endl;
    B b(3.2, 5.6);
    b.display();
}

int main() {
    test();
}

运行结果：

 

说明：

观察代码可见，类A和类B，除了数据成员的类型不同，其它都相同。类的定义存在相似性。

有没有一种机制，能够把一组相似的类的定义中相同的部分抽象出来，不同的部分（类型）用更通用的

方式表示呢？—— 类模板就提供了这样一种机制。

 

test1.2.cpp

#include <iostream>
#include <string>

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

// 定义类模板
template<typename T>
class X{
public:
    X(T x0, T y0);
    void display();

private:
    T x, y;
};

template<typename T>
X<T>::X(T x0, T y0): x{x0}, y{y0} {
}

template<typename T>
void X<T>::display() {
    cout << x << ", " << y << endl;
}


void test() {
    cout << "测试1: 类模板X中的抽象类型T用int实例化" << endl;
    X<int> x1(3, 4);
    x1.display();
    
    cout << endl;

    cout << "测试2: 类模板X中的抽象类型T用double实例化" << endl;
    X<double> x2(3.2, 5.6);
    x2.display();

    cout << endl;

    cout << "测试3: 类模板X中的抽象类型T用string实例化" << endl;
    X<string> x3("hello", "oop");
    x3.display();
}

int main() {
    test();
}

运行结果：

 

说明：

1. 对比task1_1.cpp源码，可见：

(1) 在类模板声明中，代码line9-17使用抽象类型T替换了task1_1.cpp中类A和类B定义中的类型int和

double，其它代码没有变化。X是类模板。在语法形式上，它和函数模板相似。通过在类前面加上

template<typename T> ，使得定义的X不是一个具体的类，而是一个类模板。

(2) 在类模板外部实现成员函数时，类名后要加上模板类型参数T，如line20, 24。

(3) 使用类模板定义对象时，首先要为类模板的抽象数据类型T提供类型参数，得到具体的类，专业术语

称"类模板的实例化/特例化/特化"。代码line31, line37, line43，在定义对象时，都通过尖括号的语法形

式，给出了类型参数。

2. 使用类模板的好处是，它可以"去类型化"，更具通用性。使用时，通过传递类型参数"特化"成具体的

类。比如，代码line43，把类模板特化到数据是string类的情形。但，指定类型参数特化时，应当满足约

束条件，即：类模板里的代码操作，对于这些特化的类型是支持的。比如，类模板X的display()方法中使

用了输出流对象cout和插入运算符<<实现数据的输出，它必须支持int, doube, string这样类型的数据的输

出操作。否则，在模板特化的过程中，就会出现报错信息。

3. 学习了类模板以后，回头重新浏览C++标准库中的模板类complex, vector, array，是不是能更直观理解

它们的用法了？比如：

#include <complex>
#include <vector>
#include <array>

int main() {
    using namespace std;
    
    complex<double> x1(5,3);        // complex类模板，特化到double类型
    vector<int> x2{1, 9, 8, 4};        // vector类模板，特化到int类型
    array<int, 4> x3{1,9, 8, 4};    // array类模板，特化到int类型
    // 其它略
}

 

2. 实验任务2

验证性实验：派生类定义、访问。

1.问题场景描述

vector<int>

　   ^

　　|

GradeCalc

 

2.基于标准库动态整型数组类vector<int>创建派生类GradeCalc，提供如下访问接口：

成绩录入

成绩输出

成绩排序（默认降序）

最高分/最低分/平均分

分数段统计（[0, 10), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 10]]

统计信息输出

 

3.代码

以多文件方式组织：

GradeCalc.hpp —— 派生类GradeCalc的定义

demo2.cpp —— 测试模块, main

 

GradeCalc.hpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iomanip>

using std::vector;
using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

class GradeCalc: public vector<int> {
public:
    GradeCalc(const string &cname, int size);      
    void input();                             // 录入成绩
    void output() const;                      // 输出成绩
    void sort(bool ascending = false);        // 排序 (默认降序)
    int min() const;                          // 返回最低分
    int max() const;                          // 返回最高分
    float average() const;                    // 返回平均分
    void info();                              // 输出课程成绩信息 

private:
    void compute();     // 成绩统计

private:
    string course_name;     // 课程名
    int n;                  // 课程人数
    vector<int> counts = vector<int>(5, 0);      // 保存各分数段人数（[0, 60), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 100]
    vector<double> rates = vector<double>(5, 0); // 保存各分数段比例 
};

GradeCalc::GradeCalc(const string &cname, int size): course_name{cname}, n{size} {}   

void GradeCalc::input() {
    int grade;

    for(int i = 0; i < n; ++i) {
        cin >> grade;
        this->push_back(grade);
    } 
}  

void GradeCalc::output() const {
    for(auto ptr = this->begin(); ptr != this->end(); ++ptr)
        cout << *ptr << " ";
    cout << endl;
} 

void GradeCalc::sort(bool ascending) {
    if(ascending)
        std::sort(this->begin(), this->end());
    else
        std::sort(this->begin(), this->end(), std::greater<int>());
}  

int GradeCalc::min() const {
    return *std::min_element(this->begin(), this->end());
}  

int GradeCalc::max() const {
    return *std::max_element(this->begin(), this->end());
}    

float GradeCalc::average() const {
    return std::accumulate(this->begin(), this->end(), 0) * 1.0 / n;
}   

void GradeCalc::compute() {
    for(int grade: *this) {
        if(grade < 60)
            counts.at(0)++;
        else if(grade >= 60 && grade < 70)
            counts.at(1)++;
        else if(grade >= 70 && grade < 80)
            counts.at(2)++;
        else if(grade >= 80 && grade < 90)
            counts.at(3)++;
        else if(grade >= 90)
            counts.at(4)++;
    }

    for(int i = 0; i < rates.size(); ++i)
        rates.at(i) = counts.at(i) * 1.0 / n;
}

void GradeCalc::info()  {
    cout << "课程名称:\t" << course_name << endl;
    cout << "排序后成绩: \t";
    sort();  output();
    cout << "最高分:\t" << max() << endl;
    cout << "最低分:\t" << min() << endl;
    cout << "平均分:\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << average() << endl;
    
    compute();  // 统计各分数段人数、比例

    vector<string> tmp{"[0, 60)  ", "[60, 70)", "[70, 80)","[80, 90)", "[90, 100]"};
    for(int i = tmp.size()-1; i >= 0; --i)
        cout << tmp[i] << "\t: " << counts[i] << "人\t" 
             << std::fixed << std::setprecision(2) << rates[i]*100 << "%" << endl; 
} 

demo2.cpp

#include "GradeCalc.hpp"
#include <iomanip>

void test() {
    int n;
    cout << "输入班级人数: ";
    cin >> n;

    GradeCalc c1("OOP", n);

    cout << "录入成绩: " << endl;;
    c1.input();
    cout << "输出成绩: " << endl;
    c1.output();

    cout << string(20, '*') + "课程成绩信息"  + string(20, '*') << endl;
    c1.info();
}

int main() {
    test();
}

正确录入、编译后，运行程序。测试效果如下：

 

结合测试结果，理解代码，思考并回答问题。

问题1：派生类GradeCalc定义中，成绩存储在哪里？派生类方法sort, min, max, average,

output都要访问成绩，是通过什么接口访问到每个成绩的？input方法是通过什么接口实现数

据存入对象的？

Answer：

1.派生类GradeCalc定义中，成绩存储在一个vector<int>的向量中。

2.通过at()接口访问到每个成绩。

3.通过push_back()接口实现数据存入对象。

 

问题2：代码line68分母的功能是？去掉乘以1.0代码，重新编译、运行，结果有影响吗？为什

么要乘以1.0？

Answer:

1.分母的作用是求平均值。

2.去掉乘以1.0代码，重新编译、运行，结果得到的平均数均为int型，平均分的小数部分被抹去。

3.乘以0.1是为了保留平均分的小数部分。

 

问题3：从真实应用场景角度考虑，GradeCalc类在设计及代码实现细节上，有哪些地方尚未

考虑周全，仍需继续迭代、完善？

1.在类的设计上，我认为需要添加统计高于均分低于均分的人数统计，添加对不及格人数的统计，对高分拔尖段（高于95）的人数统计，班级同学两极分化的情况评估（引入方差等统计学方法）。

 

3. 实验任务3

验证性实验：组合类定义、访问。

1.问题场景描述

vector<int>

　　|

GradeCalc

 

2.创建组合类GradeCalc，使用vector<int>作为内嵌对象，存放一门课程成绩。提供如下访问接口：

成绩录入

成绩输出

成绩排序（默认降序）

最高分/最低分/平均分

分数段统计（[0, 10), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 10]]

统计信息输出

 

3.代码

以多文件方式组织：

GradeCalc.hpp —— 派生类GradeCalc的定义

task3.cpp —— 测试模块, main

 

GradeCale.hpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iomanip>

using std::vector;
using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

class GradeCalc {
public:
    GradeCalc(const string &cname, int size);      
    void input();                             // 录入成绩
    void output() const;                      // 输出成绩
    void sort(bool ascending = false);        // 排序 (默认降序)
    int min() const;                          // 返回最低分
    int max() const;                          // 返回最高分
    float average() const;                    // 返回平均分
    void info();                              // 输出课程成绩信息 

private:
    void compute();     // 成绩统计

private:
    string course_name;     // 课程名
    int n;                  // 课程人数
    vector<int> grades;     // 课程成绩
    vector<int> counts = vector<int>(5, 0);      // 保存各分数段人数（[0, 60), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 100]
    vector<double> rates = vector<double>(5, 0); // 保存各分数段比例 
};

GradeCalc::GradeCalc(const string &cname, int size): course_name{cname}, n{size} {}   

void GradeCalc::input() {
    int grade;

    for(int i = 0; i < n; ++i) {
        cin >> grade;
        grades.push_back(grade);
    } 
}  

void GradeCalc::output() const {
    for(int grade: grades)
        cout << grade << " ";
    cout << endl;
} 

void GradeCalc::sort(bool ascending) {
    if(ascending)
        std::sort(grades.begin(), grades.end());
    else
        std::sort(grades.begin(), grades.end(), std::greater<int>());
        
}  

int GradeCalc::min() const {
    return *std::min_element(grades.begin(), grades.end());
}  

int GradeCalc::max() const {
    return *std::max_element(grades.begin(), grades.end());
}    

float GradeCalc::average() const {
    return std::accumulate(grades.begin(), grades.end(), 0) * 1.0 / n;
}   

void GradeCalc::compute() {
    for(int grade: grades) {
        if(grade < 60)
            counts.at(0)++;
        else if(grade >= 60 && grade < 70)
            counts.at(1)++;
        else if(grade >= 70 && grade < 80)
            counts.at(2)++;
        else if(grade >= 80 && grade < 90)
            counts.at(3)++;
        else if(grade >= 90)
            counts.at(4)++;
    }

    for(int i = 0; i < rates.size(); ++i)
        rates.at(i) = counts.at(i) *1.0 / n;
}

void GradeCalc::info()  {
    cout << "课程名称:\t" << course_name << endl;
    cout << "排序后成绩: \t";
    sort();  output();
    cout << "最高分:\t" << max() << endl;
    cout << "最低分:\t" << min() << endl;
    cout << "平均分:\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << average() << endl;
    
    compute();  // 统计各分数段人数、比例

    vector<string> tmp{"[0, 60)  ", "[60, 70)", "[70, 80)","[80, 90)", "[90, 100]"};
    for(int i = tmp.size()-1; i >= 0; --i)
        cout << tmp[i] << "\t: " << counts[i] << "人\t" 
             << std::fixed << std::setprecision(2) << rates[i]*100 << "%" << endl; 
} 

demo3.cpp

#include "GradeCalc.hpp"
#include <iomanip>

void test() {
    int n;
    cout << "输入班级人数: ";
    cin >> n;

    GradeCalc c1("OOP", n);

    cout << "录入成绩: " << endl;;
    c1.input();
    cout << "输出成绩: " << endl;
    c1.output();

    cout << string(20, '*') + "课程成绩信息"  + string(20, '*') << endl;
    c1.info();
}

int main() {
    test();
}

运行结果：

 

结合测试结果，理解代码，思考并回答问题。

问题1：组合类GradeCalc定义中，成绩存储在哪里？组合类方法sort, min, max, average,

output都要访问成绩，是通过什么接口访问到每个成绩的？观察与实验任务2在代码写法细节

上的差别。

Answer：

组合类GradeCalc定义中，成绩存储在vector<int> grades   // 课程成绩中。

组合类方法sort, min, max, average,output都要访问成绩，是通过grade: grades,取数据元素的‘：’接口访问到每个成绩的。

 

问题2：对比实验任务2和实验任务3，主体代码逻辑（测试代码）没有变更，类GradeCalc的

接口也没变，变化的是类GradeCalc的设计及接口内部实现细节。你对面向对象编程有什么新

的理解和领悟吗？ 

 

使用类的用户不需要了解类的内部是如何实现的，只需要了解接口和接口的使用即可。

在多人协作完成一个项目时，每个成员只需要交接好接口的情况就可以各自完成各自的工作。

后期对接口的修改也同样如此，主题代码不需要改变，只需要改变接口功能的实现即可。

 

所以，面向对象的程序设计就是高度抽象出类的功能，而对具体的实现则进行了封装，是符合使用者现实逻辑的语言。

 

4. 实验任务4

验证性实验：字符串的读取（空白符、缓冲区问题） 

task4_1.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include <limits>

using namespace std;

void test1() {
    string s1, s2;
    cin >> s1 >> s2;  // cin: 从输入流读取字符串, 碰到空白符(空格/回车/Tab)即结束
    cout << "\ns1: " << s1 << endl;
    cout << "s2: " << s2 << endl;
}

void test2() {
    string s1, s2;
    getline(cin, s1);  // getline(): 从输入流中提取字符串，直到遇到换行符
    getline(cin, s2);
    cout << "\ns1: " << s1 << endl;
    cout << "s2: " << s2 << endl;
}

void test3() {
    string s1, s2;
    getline(cin, s1, ' '); //从输入流中提取字符串，直到遇到指定分隔符
    getline(cin, s2);
    cout << "\ns1: " << s1 << endl;
    cout << "s2: " << s2 << endl;
}

int main() {
    cout << "测试1: 使用标准输入流对象cin输入字符串" << endl;
    test1();
    cout << endl;

    cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');

    cout << "测试2: 使用函数getline()输入字符串" << endl;
    test2();
    cout << endl;

    cout << "测试3: 使用函数getline()输入字符串, 指定字符串分隔符" << endl;
    test3();
}

运行结果：

 

问题1：去掉task4_1.cpp的line35，重新编译、运行，给出此时运行结果截图。查阅资料，回答

line35在这里的用途是什么？ 

 用途：

这段代码是C++语言中的一行，用于处理标准输入流`cin`。具体来说，这行代码的作用是忽略（跳过）输入缓冲区中的字符，直到遇到一个换行符`'\n'`或者达到输入缓冲区的末尾。

这里的`ignore`函数是`istream`类的一个成员函数，用于忽略输入流中的字符。函数的两个参数分别是：

1. `numeric_limits<streamsize>::max()`：这是一个非常大的数，表示忽略字符的最大数量。`numeric_limits`是C++标准库中的一个模板类，用于获取各种数值类型的极限值。在这里，它用于确保可以忽略任意数量的字符，直到遇到换行符。

2. `'\n'`：这是一个字符字面量，表示换行符。`ignore`函数将忽略字符直到遇到这个字符或者达到输入缓冲区的末尾。

这行代码通常用于在读取输入之前清除输入缓冲区中的残留字符，例如在用户意外输入额外字符或者在读取一行文本后清除剩余的换行符。这样可以防止这些字符干扰后续的输入操作。

 task4.2.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <limits>

using namespace std;

void output(const vector<string> &v) {
    for(auto &s: v)
        cout << s << endl;
}

void test() {
    int n;
    while(cout << "Enter n: ", cin >> n) {
        vector<string> v1;

        for(int i = 0; i < n; ++i) {
            string s;
            cin >> s;
            v1.push_back(s);
        }

        cout << "output v1: " << endl;
        output(v1); 
        cout << endl;
    }
}

int main() {
    cout << "测试: 使用cin多组输入字符串" << endl;
    test();
}

正确录入、编译后，运行程序。测试效果如下：

 task4.3.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <limits>

using namespace std;

void output(const vector<string> &v) {
    for(auto &s: v)
        cout << s << endl;
}

void test() {
    int n;
    while(cout << "Enter n: ", cin >> n) {
        cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');

        vector<string> v2;

        for(int i = 0; i < n; ++i) {
            string s;
            getline(cin, s);
            v2.push_back(s);
        }
        cout << "output v2: " << endl;
        output(v2); 
        cout << endl;
    }
}

int main() {
    cout << "测试: 使用函数getline()多组输入字符串" << endl;
    test();
}

正确录入、编译后，运行程序。测试效果如下：

 

问题2：去掉task4_3.cpp的line16，重新编译、运行，给出此时运行结果。查阅资料，回答line16

在这里的用途是什么？

Answer：

　　这段代码是一个C++程序中的一个循环，它的主要作用是提示用户输入一个整数，并在每次循环迭代后清除输入缓冲区，直到用户输入一个非整数的值，导致`cin >> n`失败，从而退出循环cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');`：在每次成功读取一个整数后，这行代码会忽略输入缓冲区中的所有剩余字符，直到遇到下一个换行符`'\n'`。这是为了清除输入缓冲区中的任何剩余字符，包括换行符，这样在下一次循环迭代时，`cin`可以正确地读取新的输入。这种循环结构通常用于读取一系列整数，直到用户输入非整数值。例如，用户可能在输入一系列数字后意外输入了一个字母或特殊字符，这时程序会退出循环，因为`cin >> n`会失败。

 

5. 实验任务5

实现简单类模板GameResourceManager，模拟游戏资源管理。

1.问题场景描述

游戏开发中，常需要管理不同类型的游戏资源，如金币数量、经验值、生命值、魔法值等。

这类资源有一些通用操作，如：查看当前资源值、更新资源值（增加、减少、重置）等。

对游戏资管管理进行抽象，编写类模板，用于管理资源。

 

2.要求

类GameResourceManager成员如下：

私有数据成员resource， 抽象类型

操作接口：

带参数的构造函数 初始化当前资源数量

get() 获取当前的资源数量

update() 更新当前的资源数量（增加、减少）当资源数量减少到<0时，则归0。

测试代码中，对模板类特化，支持管理不同类型的资源，如int类型的金币资源，float类型的生命值资源。

 

3.代码以多文件方式组织

grm.hpp 类模板GameResourceManager定义

task5.cpp 测试代码（模板特化）, main函数 

grm.hpp

#pragma once
#include <iostream>

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

template <typename T>
class GameResourceManager{
public:
    GameResourceManager(T x):resource{x} {}
    void update(T x0){
        resource += x0;
        if(resource<=0){
            resource = 0;
        }
    }
    T get(){
        return resource;
    }
private:
    T resource;
};

 

task5.cpp

#include "grm.hpp"
#include <iostream>

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

void test1() {
    GameResourceManager<float> HP_manager(99.99);
    cout << "当前生命值: " << HP_manager.get() << endl;
    HP_manager.update(9.99);
    cout << "增加9.99生命值后, 当前生命值: " << HP_manager.get() << endl;
    HP_manager.update(-999.99);
    cout <<"减少999.99生命值后, 当前生命值: " << HP_manager.get() << endl;
}

void test2() {
    GameResourceManager<int> Gold_manager(100);
    cout << "当前金币数量: " << Gold_manager.get() << endl;
    Gold_manager.update(50);
    cout << "增加50个金币后, 当前金币数量: " << Gold_manager.get() << endl;
    Gold_manager.update(-99);
    cout <<"减少99个金币后, 当前金币数量: " << Gold_manager.get() << endl;
}


int main() {
    cout << "测试1: 用float类型对类模板GameResourceManager实例化" << endl;
    test1();
    cout << endl;

    cout << "测试2: 用int类型对类模板GameResourceManager实例化" << endl;
    test2();
}

 

运行结果：

 

 

6. 实验任务6

问题场景描述如下：

某独立音乐人要举办一场免费小型liveshow。livehouse场地容量有限，最多容纳100位乐迷听众。现开通线上预约登记。设计并实现类Info用于保存和显示预约用户信息。

1.数据成员

　　昵称（nickname)

　　联系方式（contact) （用户可以留email, 也可以留手机号)

　　所在城市（city)

　　预定参加人数（n）

2.函数成员

　　带参数的构造函数用于初始化预约信息（昵称、联系方式、所在城市、预定参加人数）

　　display()显示信息（昵称、联系方式、所在城市、预定参加人数）

 info.hpp

#include <iostream>
#include <string>

class Info {
public:
    Info(std::string nick, std::string cont, std::string c, int num)
        :nickname(nick), contact(cont), city(c), n(num) {}
    void display() const {
        std::cout << "昵称: " << nickname << std::endl;
        std::cout << "联系方式: " << contact << std::endl;
        std::cout << "所在城市: " << city << std::endl;
        std::cout << "预定人数: " << n << std::endl;
    }
private:
    std::string nickname;
    std::string contact;
    std::string city;
    int n;
};

 

main.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include "info.hpp"
#include <limits>
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;
using std::string;
const int capacity = 100;

int main() {
    std::vector<Info> audience_list;
    int total_count = 0;

    while (true) {
        if (total_count >= capacity) {
            cout << "对不起，只剩" << (capacity - total_count) << "个位置。" << endl;
            break;
        }

        string choice;
        cout << "1. 输入u，录入\更新预定信息" <<endl;
        cout << "2. 输入q，退出预定" << endl;
        cout << "你的选择: ";
        cin >> choice;

        if (choice == "q") {
            break;
        } else if (choice == "u") {
            string nick, cont, city;
            int num;
            cout << "请输入预定信息:" <<endl;
            cout << "昵称: ";
            cin >> nick;
            cout << "联系方式(邮箱/手机号): ";
            cin >> cont;
            cout << "所在城市: ";
            cin >> city;
            cout << "预定人数: ";
            cin >> num;

            if (total_count + num <= capacity) {
                audience_list.push_back(Info(nick, cont, city, num));
                total_count += num;
            } else {
               cout << "对不起，只剩" <<capacity - total_count << "个位置" <<endl;
            }
    }
    }

    cout << "截至目前，一共有" << total_count << "位听众预约。预约听众如下:" <<endl;
    for (const Info& info : audience_list) {
        cout << "----------------" << endl;
        info.display();
        cout << "----------------" << endl;
    }

    return 0;
}

 

运行结果：

 

7. 实验任务7

在C++编码环境中录入教材7.7节例7-10源码（个人银行账户管理程序），编译、运行、测试程序。结合实践，关注本章示例相较于前面章节的实现版本，做了哪些改进，包括在模块的抽象、成员的访问权限设置、哪些地方使用了组合、哪些地方使用了继承，思考其OO设计的合理性，以及，尚存的不足。如果你用OO来设计并实现个人银行账户管理程序，你预期目标是什么（实现哪些功能、预留哪些扩展功能接口、数据安全性考量，等等）。围绕你的目标，思考你使用OO会如何做分析、设计，在代码实现阶段又会采用什么的具体实现方式，等等。

 代码：

date.h

#pragma once
#ifndef  DATE H
#define  DATE H
class Date {
private:
    int year;
    int month;
    int day;
    int totalDays;
public:
    Date(int year, int month, int day);
    int getYear()const { return year; }
    int getMonth()const { return month; }
    int getDay()const { return day; }
    int getMaxDay()const;
    bool isLeapYear()const {
        return year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0;
    }
    void show()const;
    int distance(const Date& date)const {
        return totalDays - date.totalDays;
    }
};
#endif//  DATE H

 

date.cpp

#include"date.h"
#include<iostream>
#include<cstdlib>
using namespace std;
namespace {
    const int DAYS_BEFORE_MONTH[] = { 0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365 };
}
Date::Date(int year, int month, int day) :year{ year }, month{ month }, day{ day } {
    if (day <= 0 || day > getMaxDay()) {
        cout << "Invalid date:";
        show();
        cout << endl;
        exit(1);
    }
    int years = year - 1;
    totalDays = years * 365 + years / 4 - years / 100 + years / 400 + DAYS_BEFORE_MONTH[month - 1] + day;
    if (isLeapYear() && month > 2)totalDays++;
}
int Date::getMaxDay()const {
    if (isLeapYear() && month == 2)
        return 29;
    else return DAYS_BEFORE_MONTH[month] - DAYS_BEFORE_MONTH[month - 1];
}

void Date::show()const {
    cout << getYear() << "-" << getMonth() << "-" << getDay();
}

 

account.h

#pragma once
#ifndef  ACCOUNT H
#define  ACCOUNT H
#include"date.h"
#include"accumulator.h"
#include<string>
class Account {
private:
    std::string id;
    double balance;
    static double total;
protected:
    Account(const Date& date, const std::string& id);
    void record(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
    void error(const std::string& msg)const;
public:
    const std::string& getId()const { return id; }
    double getBalance()const { return balance; }
    static double getTotal() { return total; }

    void show()const;
};
class SavingsAccount :public Account {
private:
    Accumulator acc;
    double rate;
public:
    SavingsAccount(const Date& date, const std::string& id, double rate);
    double getRate()const { return rate; }

    void deposit(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
    void withdraw(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
    void settle(const Date& date);
};
class CreditAccount :public Account {
private:
    Accumulator acc;
    double credit;
    double rate;
    double fee;
    double getDebt()const {
        double balance = getBalance();
        return (balance < 0 ? balance : 0);
    }
public:
    CreditAccount(const Date& date, const std::string& id, double credit, double rate, double fee);
    double getCredit()const { return credit; }
    double getRate()const { return rate; }
    double getAvailableCredit()const {
        if (getBalance() < 0)
            return credit + getBalance();
        else
            return credit;
    }
    void deposit(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
    void withdraw(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
    void settle(const Date& date);
    void show()const;
};
#endif//ACCOUNT H

 

account.cpp

#include"account.h"
#include<cmath>
#include<iostream>
using namespace std;
double Account::total = 0;

Account::Account(const Date& date, const string& id) :id{ id }, balance{ 0 } {
    date.show(); cout << "\t#" << id << "created" << endl;
}


void Account::record(const Date& date, double amount, const string& desc) {
    amount = floor(amount * 100 + 0.5) / 100;
    balance += amount;
    total += amount;
    date.show();
    cout << "\t#" << id << "\t" << amount << "\t" << balance << "\t" << desc << endl;
}

void Account::show()const { cout << id << "\tBalance:" << balance; }
void Account::error(const string& msg)const {
    cout << "Error(#" << id << "):" << msg << endl;
}

SavingsAccount::SavingsAccount(const Date& date, const string& id, double rate) :Account(date, id), rate(rate), acc(date, 0) {}

void SavingsAccount::deposit(const Date& date, double amount, const string& desc) {
    record(date, amount, desc);
    acc.change(date, getBalance());
}

void SavingsAccount::withdraw(const Date& date, double amount, const string& desc) {
    if (amount > getBalance()) {
        error("not enough money");
    }
    else {
        record(date, -amount, desc);
        acc.change(date, getBalance());
    }
}

void SavingsAccount::settle(const Date& date) {
    double interest = acc.getSum(date) * rate / date.distance(Date(date.getYear() - 1, 1, 1));
    if (interest != 0)record(date, interest, "interest");
    acc.reset(date, getBalance());
}

CreditAccount::CreditAccount(const Date& date, const string& id, double credit, double rate, double fee) :Account(date, id), credit(credit), rate(rate), fee(fee), acc(date, 0) {}

void CreditAccount::deposit(const Date& date, double amount, const string& desc) {
    record(date, amount, desc);
    acc.change(date, getDebt());
}

void CreditAccount::withdraw(const Date& date, double amount, const string& desc) {
    if (amount - getBalance() > credit) {
        error("not enough credit");
    }
    else {
        record(date, -amount, desc);
        acc.change(date, getDebt());
    }
}

void CreditAccount::settle(const Date& date) {
    double interest = acc.getSum(date) * rate;
    if (interest != 0)record(date, interest, "interest");
    if (date.getMonth() == 1)
        record(date, -fee, "annual fee");
    acc.reset(date, getDebt());
}

void CreditAccount::show()const {
    Account::show();
    cout << "\tAvailable credit:" << getAvailableCredit();
}

 

accumulator.h

#pragma once
#ifndef  ACCUMULATOR H
#define  ACCUMULATOR H
#include"date.h"
class Accumulator {
private:
    Date lastDate;
    double value;
    double sum;
public:
    Accumulator(const Date& date, double value) :lastDate(date), value(value), sum{ 0 } {
    }

    double getSum(const Date& date)const {
        return sum + value * date.distance(lastDate);
    }

    void change(const Date& date, double value) {
        sum = getSum(date);
        lastDate = date; this->value = value;
    }

    void reset(const Date& date, double value) {
        lastDate = date; this->value = value; sum = 0;
    }
};
#endif//ACCUMULATOR H

 

task7.cpp

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

using namespace std;

int main() {
    Date date(2008, 11, 1);
    SavingsAccount sa1(date, "S3755217", 0.015);
    SavingsAccount sa2(date, "02342342", 0.015);
    CreditAccount ca(date, "C5392394", 10000, 0.0005, 50);

    sa1.deposit(Date(2008, 11, 5), 5000, "salary");
    ca.withdraw(Date(2008, 11, 15), 2000, "buy a cell");
    sa2.deposit(Date(2008, 11, 25), 10000, "sell stock 0323");

    ca.settle(Date(2008, 12, 1));

    ca.deposit(Date(2008, 12, 1), 2016, "repay the credit");
    sa1.deposit(Date(2008, 12, 5), 5500, "salary");

    sa1.settle(Date(2009, 1, 1));
    sa2.settle(Date(2009, 1, 1));
    ca.settle(Date(2009, 1, 1));

    cout << endl;
    sa1.show(); cout << endl;
    sa2.show(); cout << endl;
    ca.show(); cout << endl;
    cout << "Total:" << Account::getTotal() << endl;
    return 0;
}

 

运行结果：