Лабораторная работа №12 / 12_классы_a5.doc

Лабораторная работа №12

Программирование на языке С++
с использованием классов.

Цель работы: 1) изучить возможности программирования классов на языке С++; 2) получить основные навыки программирования манипуляторов ввода/вывода.

Теоретические сведения

Класс есть расширение понятия структуры языка С++. Он позволяет создавать типы и определять функции, которые задают поведение типа. Каждый представитель класса называется объектом.

Определение класса

Определение класса идентично определению структуры в С++, за исключением того, что

Пример 12.1. Определение класса.

class str

{ char *s; //элемент-данное

public: //спецификатор открытого доступа

str(char *word); //функция-элемент: конструктор

~str(); //функция-элемент: деструктор

void write(); //функция-элемент: метод печати

};

Управление доступом

В С++ можно ограничить видимость данных и функций класса при помощи меток public, protected, private. Метка-спецификатор доступа применяется ко всем элементам класса, следующим за ней, пока не встретится другая метка или кончится определение класса.

Метка-спецификатор public (открытый) используется тогда, когда элементы-данные и функции-элементы класса должны быть доступны для функций-элементов и других функций программы, в которой имеется представитель класса.

Метка-спецификатор protected (защищенный) используется в том случае, когда элементы данных и функции-элементы должны быть доступны для функций-элементов данного класса и классов производных от него.

Метка-спецификатор private (закрытый) используется, если элементы-данные и функции-элементы должны быть доступны только для функций-элементов данного класса.

В классе элементы по умолчанию являются закрытыми.

Элементы класса

Элементы класса делятся на две основные категории:

Данные-элементы

Данные-элементы классов С++ идентичны элементам структур языка С++ с некоторыми дополнениями:

Элементы-функции

Функция-элемент является функцией, объявленной (описанной) внутри определения класса. Тело функции может также определяться внутри определения класса, в этом случае функция называется встроенной (inline) функцией-элементом. Когда тело функции определяется вне тела класса, перед именем функции ставится префикс из имени класса и операции разрешения видимости (::).

Пример 12.2.

class str

{ char *s; // указатель на строку

public:

str(char *word) // встроенный конструктор

{ s=new char[strlen(word)+1];

strcpy(s, word);

};

~str()

{ delete [ ]s; }; // встроенный деструктор

void write(); // объявление функции-элемента

};

void str::write() // определение функции-элемента

{ cout<<s);

};

Доступ к данным-элементам

Функции-элементы находятся в области действия класса, в котором они определены. Т.о. они могут обращаться к любому элементу класса, используя просто имя переменной. Обычные функции или функции-элементы другого класса могут получить доступ к элементам-данным с помощью операции . или −>, применяемых к представителю или указателю на представитель класса.

Пример 12.3.

class coord

{ public: int x, y; // координаты x и y

};

void main()

{ coord org; // представитель класса координат

coord *orgptr = &org; // указатель на представитель класса

org.x = 0; // задание значения координаты x

orgptr−>y = 0; // задание значения координаты y

}

Вызов функций-элементов

Функции-элементы класса могут вызывать другие функции-элементы того же класса, используя имя функции.

Пример 12.4.

class coord

{ int x, y; // координаты x и y

public:

void setcoord(int _x, int _y)

// функция задания значений координат

{ x =_x; y =_y;

};

void getcoord(int &_x, int &_y)

//функция получения значений координат

{_x = x; _y = y;};

};

void main()

{ coord org; // представитель класса координат

coord *orgptr = &org; // указатель на представитель класса

org.setcoord(10, 10); // вызов функции-элемента

// задания значений

int col, row;

orgptr−>getcoord(col, row); // вызов функции-элемента

// получения значений координат

}

Указатель this

Каждая нестатическая (не имеющая спецификатора static) функция-элемент имеет доступ к объекту, для которого вызвана, через ключевое слово this. Указатель this является указателем на тип_класса *.

Пример 12.5.

class simple

{ public:

simple();

void greet() { cout<<“ Hello!”;};

};

simple::simple()

{ greet(); // вызов

this−>greet(); // функции

(*this).greet(); // greet()

}

Т.к. функции-элементы могут обращаться ко всем элементам класса просто по имени, в основном указатель this используется для возвращения указателя (return this) или ссылки (return *this) на подразумеваемый объект.

Конструктор

Конструктор инициализирует представитель класса (объект) и является функцией-элементом с тем же именем, что и класс. Конструктор вызывается компилятором всегда, когда создается представитель класса. Объект считается созданным в тот момент, когда завершил работу конструктор объекта.

Для конструкторов выполняются следующие правила:

Деструктор

Деструктор является дополнением конструктора. Он имеет то же имя, что и класс, но с префиксом - тильдой (~). Он вызывается всякий раз, когда уничтожается представитель класса. Объект считается уничтоженным, когда завершил работу деструктор объекта. Для деструктора существуют следующие правила:

Пример 12.6.

//file ctime.h

#ifndef __CTIME_H__

#define __CTIME_H__

class CTime

{ char *timestr;

public:

CTime(char *str=”00:00:00”); //конструктор по умолчанию

CTime(const CTime& clk); //копирующий конструктор

~CTime(); //деструктор

show(); //функция-элемент

}; //обязательно ставить точку с запятой, т.к. class -

// объявление типа

#endif

//file ctime.cpp

#include <string.h>

#include <iostream.h>

#include “ctime.h”

CTime:: CTime(char *str=”00:00:00”)

{ timestr=new char[strlen(str)+1];

strcpy(timestr,str);

}

CTime:: CTime(const time& clk)

{ timestr=new char[strlen(clk.timestr)+1];

strcpy(timestr,clk.timestr);

}

CTime::~ CTime()

{ delete [] timestr;

}

CTime::show()

{ cout<<”Time is “<<timestr<<endl;

}

//file main.cpp

#include “ctime.h”

void main(void)

{ CTime a; //для а вызывается конструктор по умолчанию

CTime *b=new CTime; //для b вызывается конструктор по

// умолчанию

CTime e(a); //для e вызывается копирующий конструктор

//вызовем функцию-элемент

a.show(); //00:00:00

b->show(); //00:00:00

e,show; //00:00:00

}

//в конце области видимости автоматически вызываются деструкторы объектов в порядке, обратном вызову конструкторов, т.е. сначала для е, затем для d и т.д..

Форматируемый ввод/вывод. Манипуляторы.

При вводе/выводе данных можно воспользоваться манипуляторами, то есть специальными функциями форматирования, которые могут находиться в теле оператора ввода/вывода. Если в манипуляторе используются параметры, то необходимо подключение заголовочного файла <iomanip.h>.

Для сохранения и восстановления состояния потока используется функция-метод класса потока flags(). Например:

long a;

a=cout.flags(); //для сохранения состояния потока в а

cout.flags(a); //для восстановления состояния потока из а

Таблица 12.1

Манипуляторы ввода/вывода.

Примеры программирования

Пример 12.7. Вывод данных с использованием манипуляторов.

#include <iostream.h>

#include <iomanip.h>

#include <math.h>

int main()

{ double x, y;

cout << "Input x ";

cin >> x;

y = sin(x);

cout << setprecision(3);

cout << setw(7) << x;

cout << setw(7) << y;

return 0;

}

Пример 12.8. Описать и определить класс-список.

Файл list.h содержит описание класса.

#ifndef __LIST_H__

#define __LIST_H__

struct list

{

int inf; // информационное поле

list *next; // указатель на следующий элемент списка

};

class CSpisok

{

list* head; // указатель на начало списка

public:

CSpisok (int);

CSpisok (CSpisok&);

void print ();

~CSpisok();

};

#endif

Файл list.cpp содержит определение функций-элементов.

#include <stdlib.h>

#include <iostream.h>

#include <iomanip.h>

#include "list.h"

CSpisok:: CSpisok(int n)

//конструктор инициализирует список из n элементов по принципу

// "очередь"

{ head = NULL;

list *p,*pn;

for (int i = 0; i<n; i++)

{

p = new list;

p−>inf = random(100)-50;

p−>next = NULL;

if (head == NULL) head = p;

else pn−>next = p;

pn = p;

}

}

CSpisok:: CSpisok (const CSpisok& s)

//конструктор копии класса CSpisok

{ head = NULL;

list *sp = s.head, *p, *pn;

while (sp)

` { p = new list;

p−>inf = sp−>inf;

p−>next = NULL;

if (head == NULL) head = p;

else pn−>next = p;

pn = p;

sp = sp−>next;

}

}

CSpisok::~ CSpisok()

//деструктор - уничтожает объект класса список из памяти

{ list *p;

while (head)

{ p = head;

head = head−>next;

delete p;

}

}

void CSpisok::print()

//функция-элемент печати содержимого списка

{ list *p = head;

while (p)

{ cout<<setw(5)<<p−>inf;

p = p−>next;

}

cout<<endl;

}

Файл main.cpp содержит основную функцию.

#include <iostream.h>

#include <iomanip.h>

#include “list.h”

void main (void)

{ spisok s1(10), // создание списка из 10 элементов

s2(s1), // s2- копия списка s1

s3(15); // создание списка из 15 элементов

s1.print(); // печать s1

s2.print(); // печать s2

s3.print(); // печать s3

}

В проект включены файлы: main.cpp и list.cpp.

Результаты выполнения программы:

-49 -50 -17 -47 -15 -29 3 -31 20 44

-49 -50 -17 -47 -15 -29 3 -31 20 44

-23 -6 -40 19 6 -46 -34 31 18 26 32 45 -29 -8 45

Контрольные вопросы

Порядок выполнения лабораторной работы

Напишите программу согласно Вашему варианту задания.

Варианты заданий