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第一部分 预备知识
在程序设计方面，我们进入了有对象的时代。坏消息是，我们需要在思维方式和表达方式方面再有所改变，好消息是新的方式更加靠近我们人类本来的思维模式。况且，不断改变自己，改变我们的学习本身也是一件令人兴奋的事。
由于教材中这部分注重概念，而对展示程序本身的形态方面有所不足，我们在课后，请先阅读教材中的相关部分。然后通过读下面的程序，对课堂、教材所讲知识进行再现，从而达到掌握面向对象程序的基本结构，以及辨识程序中的基本要素的目的。
阅读下面的程序，并按要求回答问题
（1）第一个面向对象的程序
#include <iostream>
using namespace std;
{
private:
int num;
char name[20];
char sex;
public:
void set_data(int n, char *p,char s)
{
num=n;
strcpy(name,p);
sex=s;
}
void display( )
{
cout<<"num: "<<num<<endl;
cout<<"name: " <<name<<endl;
cout<<"sex: " <<sex<<endl;
}
};
int main()
{ Student stud1,stud2; //(1)
stud1.set_data(1,"He",'f'); //(2)
stud2.set_data(2,"She",'m'); //(3)
stud1.display(); //(4)
stud2.display(); //(5)
return 0;
}
请在程序中标出下面的内容或回答问题：
- 类声明；
- 对象定义；
- 类中的私有成员；
- 类中的公共成员；
- 类中的数据成员；
- 类中的成员函数；
- 在成员函数set_data()中，引用了哪些数据成员？
- 程序执行后，屏幕输出是____？
- 在main()函数的语句（1）后，调用stud1.display();将会出现什么结果？
- 在main()函数的语句（3）后，调用stud2.sex='f';结果会是_____？为什么会这样？
- 如果要在main()函数的语句（3）后，调用stud2.sex='f';要保证将stud2对象的性别改为'f'，程序应该要做何修改？
（2）第二个面向对象的程序——提倡以这样的形式写面向对象程序
#include <iostream>
using namespace std;
class Student
{
public:
void set_data(int n, char *p,char s);
void display( );
private:
int num;
char name[20];
char sex;
};
void Student::set_data(int n, char *p,char s)
{ num=n;
strcpy(name,p);
sex=s;
}
void Student::display( )
{ cout<<"num: "<<num<<endl;
cout<<"name: " <<name<<endl;
cout<<"sex: " <<sex<<endl;
}
int main()
{ Student stud1,stud2;
stud1.set_data(1,"He",'f');
stud2.set_data(2,"She",'m');
stud1.display();
stud2.display();
return 0;
}
请观察、思考并回答下面的问题
- 程序在总体结构有何特点？
- 在类定义中，公共成员在前，私有成员在后，有何好处？
- 成员函数的实现写在类定义之外，有何好处？
- 将成员函数的实现写在类的外时的写法方面有何特点，自己总结一下。
- 如果void Student::display( )写作为void display( )，结果会是_____？
- sizeof(stud1)值是________？
（3）在阅读上面两个程序的基础上再次深入体会下面的基本概念
- 声明一个类，可以定义出结构相同的一组对象——类是对象的抽象，对象是类的实例；
- 类/对象中包括数据成员和成员函数两部分——类/对象实现了对程序设计中要描述的实体的封装处理：将有关的数据和操作代码封装在一个对象中，形成一个基本单位，各个对象（如程序中stud1和stud2）之间相对独立，互不干扰。
- 信息隐蔽(imformation hiding)——将对象中某些部分（通过private限定符）对外隐蔽，即隐蔽其内部细节，只留下少量接口，以便与外界联系，接收外界的消息。
- 封装和信息隐蔽的优点：把对象的一部分属性和功能对外界屏蔽，从外界是看不到的，甚至是不可知的，有利于数据安全，防止无关的人了解和修改数据。同时，大大降低了操作对象的复杂程度。
第二部分 上机实践
【项目1 - 】调试上面阅读的第二个程序
（1）通过单步执行，观察其执行过程，并学会查看对象的取值；
（2）通过撞错，观察当程序发生错误时的各种表现，例如：
- 违反封装原则，直接给私有成员赋值、访问私有对象等；
- 在实现对类成员函数时不指定作用域；
- 调用stud1.set_data()函数时，实参出现不当类型；
- 你能想到的其他“坏”点子……
【项目2 - 修旱冰场】（Circle类）一个圆形的旱冰场地，场地内抹水泥，造价为每平方米20元，围栏用木条围成，每米造价35元。设计一个Circle类，可以求出圆的面积和边长，进而支持求出旱冰场的等价。请在下面提示的基础上完成程序，其中需要做的工作包括：（1）在类声明中声明相关的公共成员函数；（2）在类声明和main()函数之间，定义声明的成员函数。
class Circle
{private:
double radius;
};
int main()
{ double r;
cout<<"请输入旱冰场的半径: ";
cin>>r;
Circle c;
c.setRadius(r);
cout<<"旱冰场的造价为 "<<20*c.area()+35*c.circumference()<<" 元。"<<endl;
return 0;
}
【项目3 - 时间类】阅读、运行程序后，按要求增加类的功能
/*
*文件头部的注释请自行加上
*/
#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:
void set_time( );
void show_time( );
private:
bool is_time(int, int, int);
int hour;
int minute;
int sec;
};
void Time::set_time( )
{ char c1,c2;
cout<<"请输入时间(格式hh:mm:ss)";
while(1)
{ cin>>hour>>c1>>minute>>c2>>sec;
if(c1!=':'||c2!=':')
cout<<"格式不正确，请重新输入"<<endl;
else if (!is_time(hour,minute,sec))
cout<<"时间非法，请重新输入"<<endl;
else
break;
}
}
void Time::show_time( )
{ cout<<hour<<":"<<minute<<":"<<sec<<endl;
}
bool Time::is_time(int h,int m, int s)
{ if (h<0 ||h>24 || m<0 ||m>60 || s<0 ||s>60)
return false;
return true;
}
int main( )
{ Time t1;
Time &t2=t1;
t1.set_time( );
t2.show_time( );
return 0;
}
要求：请在原类基础上，增加下列成员函数，要求前三个设计成内置函数，在main()数中增加适当的调用以展示扩充类定义后的功能（最好能一次运行）。
- add_a_sec() //增加1秒钟
- add_a_minute() //增加1分钟
- add_an_hour() //增加1小时
- add_seconds(int) //增加n秒钟
- add_minutes(int) //增加n分钟
- add_hours(int) //增加n小时
提示：要考虑增加后超出取值范围的情形
【项目3扩展（自选）】是否可以设计一个DateTime类了？实施一下吧。
【项目4 - 长方柱类】（改自教材P262第6题）仿照你阅读过的程序，编写基于对象的程序，求3个长方柱（Bulk）的体积。数据成员包括长（length）、宽（width）、高（heigth）、体积，要求用成员函数实现下面的功能：
（1）由键盘输入3个长方柱的长、宽、高；
（2）计算长方柱的体积（volume）和表面积（areas）；
（3）输出这3个长方柱的体积和表面积；
本周任务中程序的形态发生了巨大的变化，在习惯、熟悉之前，切记用“模仿”的方法让自己做下去！
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