Технология разработки программного обеспечения систем управления
Объект и класс как основа объектно-ориентированного языка программирования. Методология построения и использования принципов объектно-ориентированного программирования и программирования под Windows на языке C++ при проектировании систем управления.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | учебное пособие |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.10.2013 |
| Размер файла | 744,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
33
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
Институт информационных технологий
Кафедра информационных систем и технологий
Лабораторный практикум
для студентов специальности 1-53.01.07 «Информационные технологии и управление в технических системах» всех форм обучения
«технология разработки программного обеспечения систем управления»
С.В. Снисаренко, Н.А. Стасевич, Н.А. Капанов
Минск БГУИР
2011
УДК 004.413:681.51(076.5)
ББК 32.973.26-018.2я73+32.965я73
С 53
Рецензент:
доцент кафедры автоматизации технологических процессов и электротехники учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» И.Ф. Кузьмицкий.
Снисаренко С.В.
С53 Технология разработки программного обеспечения систем управления: лабор. практикум для студ. специальности 1-53.01.07 «Информационные технологии и управление в технических системах» всех форм обучения. / С.В. Снисаренко, Н.А. Стасевич, Н.А. Капанов - Минск: БГУИР, 2011. - с.: ил.
ISBN
Целью настоящего издания является оказание помощи студентам специальности «Информационные технологии и управление в технических системах» при выполнении ими лабораторных работ по курсу «Технология разработки программного обеспечения систем управления».
В практикуме рассматриваются вопросы, относящиеся к использованию технологии объектно-ориентированного программирования и программирования под Windows на языке C++ при проектировании систем управления. Описание методологии построения и использования основных принципов объектно-ориентированного программирования и программирования под Windows сопровождается примерами.
Предназначен для студентов специальности 1-53.01.07 «Информационные технологии и управление в технических системах» всех форм обучения БГУИР.
УДК 004.413:681.51(076.5)
ББК 32.973.26-018.2я73+32.965я73
© Снисаренко С.В., Стасевич Н.А., Капанов Н. А. 2011.
ISBN © УО «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», 2011.
Содержание
Введение
1. Лабораторная работа № 1. Программирование алгоритмов с использованием динамических массивов
2. Лабораторная работа № 2. Классы. Программирование линейных алгоритмов с использованием функций инициализации set() и вывода результатов print()
3. Лабораторная работа № 3. Классы. Программирование линейных алгоритмов с использованием конструктора, деструктора, friend - функции инициализации set() и функции вывода результатов print()
4. Лабораторная работа № 4. Класс «Динамическая строка» и перегрузка операций
5. Лабораторная работа № 5. Наследование классов, механизм виртуальных функций
6. Лабораторная работа № 6. Программирование шаблона классов
7. Лабораторная работа № 7. Множественное наследование с использованием абстрактных базовых классов, файлового ввода - вывода с применением потоков С++, функций обработки исключительных ситуаций
8. Лабораторная работа № 8. Мастера Сlassview и Сlasswizard в Visual C++
9. Лабораторная работа № 9. Интерфейс графических устройств Windows
10.Лабораторная работа № 10. Элементы управления радиокнопки (Radio Button) и переключатели (Check Box)
11. Лабораторная работа №11. Работа с элементом управления «Окно списка» (ListBox)
122. Лабораторная работа №12. Работа с элементом управления «Комбинированный список» (ComboBox)
13. Лабораторная работа №13. Элементы управления «Шкала индикации» (Progress) и «Маркер» (Slider). Модальные диалоговые окна
14. Лабораторная работа №14. MDI - приложение. Работа с данными в архитектуре «Документ/представление» («Document/view»)
Список использованной литературы
Введение
С++ является языком объектно-ориентированного программирования (ООП). Объект - абстрактная сущность, наделенная характеристиками объектов реального мира. Как и любой другой язык ООП, С++ использует три основные идеи ООП - инкапсуляцию, наследование и полиморфизм.
Инкапсуляция - сведение кода и данных воедино в одном объекте, получившим название класс.
Наследование - наличие в языке ООП механизма, позволяющего объектам класса наследовать характеристики более простых и общих типов. Наследование обеспечивает как требуемый уровень общности, так и необходимую специализацию.
Полиморфизм - дословный перевод с греческого «много форм». В С++ полиморфизм реализуется с помощью виртуальных функций, которые позволяют в рамках всей иерархии классов иметь несколько версий одной и той же функции. Решение о том, какая именно версия должна выполняться в данный момент, определяется на этапе выполнения программы и носит название позднего связывания.
Существует несколько реализаций системы, поддерживающих стандарт С++, из которых можно выделить реализации Visual C++ (Microsoft) и Builder C++ (Inprise). Отличия относятся в основном к используемым библиотекам классов и средам разработки. В действительности в С++ программах можно использовать библиотеки языка С, библиотеки классов С++, библиотеки визуальных классов VCL (Builder C++), библиотеку MFC (Visual C++ и Builder C++).
Язык С++ является родоначальником множества объектно-ориентированных языков, таких как Java, C#, PHP и др.
Данное издание предназначено для начинающих изучение технологии ООП и программирования под Windows для проектирования систем управления на основе С++.
1. Лабораторная работа № 1. Программирование алгоритмов с использованием динамических массивов
Цель работы - научиться использовать операции динамического выделения и освобождения памяти на примере работы с одномерными и двумерными массивами, а также косвенное обращение к элементам массива.
· Теоретические сведения
Объявление динамического массива
Массивы, создаваемые в динамической памяти, будем называть динамическими (размерность становится известна в процессе выполнения программы). При описании массива после имени в квадратных скобках задается количество его элементов (размерность), например, int a[10]. Размерность массива может быть задана только константой или константным выражением.
При описании массив можно инициализировать, т. е. присвоить его элементам начальные значения, например:
int а[10] = {1, 1, 2, 2, 5, 100};
Если инициализирующих значений меньше, чем элементов в массиве, остаток массива обнуляется, если больше - лишние значения не используются. Элементы массивов нумеруются с нуля, поэтому максимальный номер элемента всегда на единицу меньше размерности. Номер элемента указывается после его имени в квадратных скобках: например, а[0], а[3].
Если до начала работы программы неизвестно, сколько в массиве элементов, то в программе следует использовать динамические массивы. Память под них выделяется с помощью операции new или функции malloc в динамической области памяти во время выполнения программы. Адрес начала массива хранится в переменной, называемой указателем. Например:
int n = 10;
int *mass1 = new int[n];
Во второй строке описан указатель на целую величину, которому присваивается адрес начала непрерывной области динамической памяти, выделенной с помощью операции new. Выделяется столько памяти, сколько необходимо для хранения n величин типа int. Величина n может быть переменной. Инициализировать динамический массив нельзя.
Обращение к элементу динамического массива осуществляется так же, как и к элементу обычного. Если динамический массив в какой-то момент работы программы перестает быть нужным, и мы собираемся впоследствии использовать эту память повторно, то необходимо освободить ее с помощью операции delete[], например: delete [] a; (размерность массива при этом не указывается).
delete[] mass1.
При необходимости создания многомерных динамических массивов сначала следует с помощью операции new выделить память под n указателей (вектор, элемент которого - указатель), при этом все указатели располагаются в памяти последовательно друг за другом. После этого необходимо в цикле каждому указателю присвоить адрес выделенной области памяти размером, равным второй границе массива:
mass2=new int*[row];
// mass2 - указатель на
// массив //указателей на
// одномерные массивы
for(i=0;i<row;i++)
mass2[i]=new int[col];// каждый элемент массива
// указывает на //одномерный
for (i=0; i<row;i++)
for (j=0;j<col;j++)
Освобождение памяти от двухмерного динамического массива:
for(i=0;i<row;i++)
//удаление всех одномерных
delete[] mass2[i]; // массивов
delete[] mass2;
// удаление массива //указателей
// на одномерные массивы
· Задание к лабораторной работе
Общая постановка. Составить программы - одномерные массивы: задания 1 - 25, двухмерные массивы: задания 26 - 50. Массивы создаются в динамической области памяти с использованием операций NEW и DELETE. Ввод исходных данных: реальный размер массивов и их значения. Обращение к элементам массива - через косвенную адресацию. Действия с массивами реализовать в виде функции.
· Варианты заданий
1. Заданы два массива - А(5) и В(4). Первым на печать вывести массив, сумма значений которого окажется наименьшей.
2. Заданы два массива - А(5) и В(4). Первым на печать вывести массив, произведение значений которого окажется наименьшим.
3. Заданы два массива - А(5) и В(5). В каждом из массивов найти наименьшее значение и прибавить его ко всем элементам массивов. На печать вывести исходные и преобразованные массивы.
4. Заданы два массива - А(5) и В(5). В каждом из массивов найти наибольшее значение и вычесть его из всех элементов массивов. На печать вывести исходные и преобразованные массивы.
5. Заданы два массива - А(5) и В(5). В каждом из массивов найти среднее арифметическое всех элементов массивов. На печать вывести исходные массивы и найденные значения.
6. Заданы два массива - А(5) и В(4). Первым на печать вывести массив, содержащий наибольшее значение. Напечатать также это значение и его порядковый номер.
7. Заданы два массива - А(5) и В(5). Подсчитать в них количество отрицательных элементов и первым на печать вывести массив, имеющий наименьшее их количество.
8. Заданы два массива - А(5) и В(5). Подсчитать в них количество положительных элементов и первым на печать вывести массив, имеющий наименьшее их количество.
9. Заданы два массива - А(5) и В(5). Подсчитать в них количество отрицательных элементов и первым на печать вывести массив, имеющий наибольшее их количество.
10. Заданы два массива - А(5) и В(5). Подсчитать в них количество положительных элементов и первым на печать вывести массив, имеющий наибольшее их количество.
11. Заданы два массива - А(5) и В(5). Подсчитать в них количество элементов, больших значения t, и первым на печать вывести массив, имеющий наименьшее их количество.
12. Заданы два массива - А(5) и В(5). Подсчитать в них количество элементов, меньших значения t, и первым на печать вывести массив, имеющий наименьшее их количество.
13. Заданы два массива - А(5) и В(5). Подсчитать в них количество элементов, больших значения t, и первым на печать вывести массив, имеющий наибольшее их количество.
14. Заданы два массива - А(5) и В(5). В каждом из массивов найти наименьшее значение и умножить на него все элементы массивов. На печать вывести исходные и преобразованные массивы.
15. Заданы два массива - А(5) и В(5). В каждом из массивов найти наибольшее значение и умножить на него все элементы массивов. На печать вывести исходные и преобразованные массивы.
16. Заданы два массива - А(5) и В(5). В каждом из массивов найти наименьшее значение и разделить на него все элементы массивов. На печать вывести исходные и преобразованные массивы.
17. Заданы два массива - А(5) и В(5). В каждом из массивов найти наибольшее значение и разделить на него все элементы массивов. На печать вывести исходные и преобразованные массивы.
18. Заданы два массива - А(5) и В(5). Подсчитать в них количество элементов, кратных двум, и первым на печать вывести массив, имеющий наибольшее их количество.
19. Заданы два массива - А(5) и В(5). Подсчитать в них количество элементов, кратных трем, и первым на печать вывести массив, имеющий наибольшее их количество.
20. Заданы два массива - А(5) и В(5). Подсчитать в них количество элементов, меньших значения t, и первым на печать вывести массив, имеющий наибольшее их количество.
21. Задан массив - А(10). Получить из него массив В, состоящий из элементов массива А, которые больше 0.
22. Задан массив - А(10). Получить из него массив В, состоящий из элементов массива А, которые меньше 0.
23. Задан массив - А(10). Получить из него массив В, состоящий из элементов массива А, которые кратны двум.
24. Задан массив - А(10). Получить из него массив В, состоящий из элементов массива А, которые больше значения T.
25. Задан массив - А(10). Получить из него массив В, состоящий из элементов массива А, которые кратны трем.
26. Дан массив - А(n,n). Найти число элементов массива a(i,j) > t и просуммировать все эти элементы.
27. Дан одномерный массив - А(n). Сформировать массив B(k),состоящий из a(i) > t. На печать вывести исходный массив, сформированный массив и его размерность.
28. Дан массив - A(n,n). Вычислить сумму всех неотрицательных элементов, а также их количество.
29. Дан массив - A(n,n). Вычислить сумму всех отрицательных его элементов и их количество.
30. Дан массив - A(n,n). Сформировать вектор В(k) из a(i,j) < 0. На печать вывести исходный массив, полученный вектор и его размерность.
31. Дан массив - A(n,n). Написать программу его поворота на 90° относительно его центра. На печать вывести исходный и повернутый массивы.
32. Дан массив - A(n,n). Написать программу его поворота на 180° относительно его центра. На печать вывести исходный и повернутый массивы.
33. Дан массив - A(n,n). Написать программу его поворота на 270° относительно его центра. На печать вывести исходный и повернутый массивы.
34. Дан массив - A(n,n). Найти сумму всех его элементов, расположенных выше главной диагонали.
35. Дан массив - A(n,n). Найти сумму всех его элементов, расположенных ниже главной диагонали.
36. Дан массив - A(n,n). Найти сумму всех его элементов, расположенных выше диагонали, противоположной главной.
37. Дан массив - A(n,n). Найти сумму всех его элементов, расположенных ниже диагонали, противоположной главной.
38. Задана матрица - А(n,n). Найти суммы и произведения элементов, стоящих на главной и противоположной (побочной) диагоналях.
39. Задана матрица - А(n,n), состоящая из нулей и единиц. Подсчитать количество нулей и единиц в этой матрице.
40. Задана матрица - А(n,n). Переставить местами k-ю и i-ю строки, а эатем l-й и j-й столбцы.
41. Задан массив действительных чисел А(n). Необходимо каждый элемент массива разделить на среднее арифметическое этих элементов. На печать вывести исходный и преобразованный массивы.
42. Задан массив - А(n). Получить массив В(k), состоящий из элементов массива А, которые делятся на 3. Подсчитать количество элементов массива В.
43. Задана матрица А(n,n). Получить матрицу В=А^2. Элемент b[I][j] определяется как сумма от поэлементного произведения i-й строки на j-й столбец матрицы А.
44. Вычислить первую норму матрицы А(n,n), определяемую как , т.е. максимальная сумма из сумм элементов по столбцам.
45. Вычислить вторую норму матрицы А(n,n), определяемую как максимальная сумма из сумм элементов по строкам .
46. Задан двухмерный массив целых чисел A размером N на M. Найти сумму элементов, расположенных на главной диагонали.
47. Задан двухмерный массив целых чисел A размером N на M. Найти произведение элементов, расположенных на главной диагонали.
48. Задан двухмерный массив целых чисел A размером N на M. Найти максимальный элемент и поменять его с элементом A[1,1].
49. Задан двухмерный массив целых чисел A размером N на M. Найти минимальный элемент и поменять его с элементом A[1,1].
50. Задан двухмерный массив целых чисел A размером N на M. Найти максимальный элемент и поменять его с последним.
· Контрольные вопросы
1. В чем заключается особенность динамических массивов?
2. Какие вы знаете операции динамического выделения и освобождения памяти в С++?
3. Как объявить динамический многомерный массив, используя указатели?
4. Что содержит указатель на массив?
2. Лабораторная работа № 2. Классы. Программирование линейных алгоритмов с использованием функций инициализации set() и вывода результатов print()
Цель работы - изучить основные способы работы с пользовательским типом данных «класс», его объектами, методами и способы доступа к ним.
· Теоретические сведения
Основное отличие С++ от С состоит в том, что в С++ имеются классы. С точки зрения языка С классы в С++ - это структуры, в которых вместе с данными определяются функции. Это и есть инкапсуляция в терминах ООП.
Класс (class) - это тип, определяемый пользователем, включающий в себя данные и функции, называемые методами или функциями-членами класса.
Данные класса - это то, что класс «знает».
Функции - члены (методы) класса - это то, что класс «делает».
Таким образом, определение типа, задаваемого пользователем (class), содержит спецификацию данных, требующихся для представления объекта этого типа, и набор операций (функций) для работы с подобными объектами.
Объявление класса
Приведем пример объявления класса:
class my_Fun
{
// компоненты-данные
double x,y;
// компоненты-функции
public:
// функция инициализации
void set(char *c,double X)
{
x=X;
y=sin(x);
}
// функция вывода результатов
void print(void)
{
cout << point<<y << endl;
}
};
Обычно описания классов включают в заголовочные файлы (*.H), а реализацию функций-членов классов - в файлы *.CPP.
Для каждого объекта класса устанавливается область видимости либо явно - указанием уровня доступа одним из ключевых слов public, private, protected с двоеточием, либо неявно - по умолчанию. Указание области видимости относится ко всем последующим объектам класса, пока не встретится указание другой области видимости. Область видимости public разрешает доступ к объектам класса из любой части программы, в которой известен этот объект (общедоступный). Область видимости private разрешает доступ к объектам класса только из методов этого класса. Объекты с такой областью видимости называют частными. Область видимости protected определяется для защищенных объектов, она имеет смысл только в иерархической системе классов и разрешает доступ к объектам этой области из методов производных классов. В теле класса ключевое слово области видимости может использоваться неоднократно. Область видимости для объектов типа «класс» по умолчанию private.
Способы объявления и инициализации объектов и доступ к методам класса:
1. Прямой вызов
my_Fun Fun1;//объявление объекта1,но не инициализация
Fun1.set("Function1 = ",1.0);// инициализация данных
Fun1.print(); // прямой вызов
cout << "Input enter1..." << endl<<endl.
2. Косвенный вызов
my_Fun *p1 = &Fun1; // воспользовались объектом 1
// новая инициализация
p1->set("Function1 = ",1.0); // косвенный вызов
p1->print();
// косвенный вызов
cout << "Input enter1..." << endl<<endl;
3 Динамическое выделение памяти
my_Fun *p1 = new my_Fun;
p1->set("Function1 = ",1.0); // косвенный вызов
p1->print();
// косвенный вызов
cout << "Input enter1..." << endl<<endl;
// удаляется динамически выделенный объект
delete p1;
· Задание к лабораторной работе
Пользовательский класс должен содержать необходимые элементы - данные, метод установки их начальных значений:
Void set(double X,);
метод печати:
Void print(void);
метод, решающий поставленную задачу:
Void Run(void);
Код методов - вне пространства определения класса. Программа должна включать в себя статический и динамический способы создания объектов и для каждого объекта использовать прямую и косвенную адресацию при вызове методов класса.
· Варианты заданий
1.
При x=14,26, y= -1,22, z=3,5ґ, t=0,564849.
2.
При x= -4,5, y=0,75ґ, z=0,845, u=-55,6848.
3.
При x=3,74, y= -0,825, z=0,16, v=1,0553.
4.
При x=0,4, y= -0.875, z= -0,475, w=1,9873.
5.
При x= -15,246, y=4,642, z=20.001, = -182.036.
6.
7. При x=16,55, y= -2,75, z=0,15, = - 40,630.
8.
При x=0,1722, y=6,33, z=3,25, = -205,305.
9.
При x= -2,235, y=2,23, z=15,221, =39,374.
10.
При x=1,825, y=18,225, z= -3,298, =1,2131.
11.
При x=6,251, y=0,827, z=25,001, b=0,7121.
12.
При x=3,251, y=0,325, z=0,466, c = 4,25.
13.
При x=17,421, y=10,365, z=0,828, f=0,33056.
14.
При x=12,3, y=15,4, z=0,252, g=82,8257.
15.
При x=2,444, y=0,869, z= -0,13, -0,49871.
Контрольные вопросы
1. Что значит в ООП понятие «класс», и какой формат его объявления в программе?
2. Что такое объект класса, что он содержит?
3. Какие существуют уровни доступа к объектам и методам класса? (Дать характеристику каждому).
4. Что такое операция привязки, ее основное назначение?
3. Лабораторная работа № 3. Классы. Программирование линейных алгоритмов с использованием конструктора, деструктора, friend - функции инициализации set() и функции вывода результатов print()
Цель работы - изучить основные способы работы по созданию конструктора класса с захватом динамической памяти и деструктора для ее освобождения, применение friend - функции и изучение ее особенностей.
Теоретические сведения
Конструктор класса
Конструктор - это метод класса, имя которого совпадает с именем класса. Конструктор вызывается автоматически после выделения памяти для переменной и обеспечивает инициализацию данных. Конструктор не имеет никакого типа (даже типа void) и не возвращает никакого значения в результате своей работы. Конструктор нельзя вызывать как обычную компонентную функцию в программе. Для класса может быть объявлено несколько конструкторов, различающихся числом и типами параметров. При этом, даже если для объектного типа не определено ни одного конструктора, компилятор создает для него конструктор по умолчанию, не использующий параметров, а также конструктор копирования, необходимый в том случае, если переменная объектного типа передается в конструктор как аргумент. В этом случае создаваемый объект будет точной копией аргумента конструктора.
class my_Fun
{
// компоненты-данные
double x;
unsigned size;
public:
// объявление конструктора 1 (с параметрами)
my_Fun (double X=0);
// объявление конструктора 2 (без параметров)
my_Fun(void);
// объявление и описание деструктора
~my_Fun ()
{
cout<<"Destroyed object... "<<endl;
}
// описание конструктора 1
my_Fun::my_Fun (double X)
{
cout<<"Constructor1...."<<endl;
x=X;
}
// описание конструктора 2
my_Fun::my_Fun (void)
{
cout<<"Constructor2..."<<endl;
x=5.0;
}
}
Деструктор класса
Еще одним специальным методом класса является деструктор. Деструктор вызывается перед освобождением памяти, занимаемой объектной переменной, и предназначен для выполнения дополнительных действий, связанных с уничтожением объектной переменной: например, для освобождения динамической памяти, закрытия, уничтожения файлов и т.п. Деструктор всегда имеет то же имя, что и имя класса, но перед именем записывается знак ~ (тильда). Деструктор не имеет параметров и, подобно конструктору не возвращает никакого значения.
Таким образом, деструктор не может быть перегружен и должен существовать в классе в единственном экземпляре. Деструктор вызывается автоматически при уничтожении объекта. Таким образом, для статически определенных объектов деструктор вызывается, когда заканчивается блок программы, в котором определен объект (блок в данном случае - составной оператор или тело функции). Для объектов, память для которых выделена динамически, деструктор вызывается при уничтожении объекта операцией delete.
Дружественная функция (friend)
В языке С++ одна и та же функция не может быть компонентом двух разных классов. Чтобы предоставить функции возможность выполнения действий над различными классами, можно определить обычную функцию языка С++ и предоставить ей право доступа к элементам класса типа private, protected. Для этого нужно в описании класса поместить заголовок функции, перед которым поставить ключевое слово friend.
Дружественная функция не является методом класса, не зависит от позиции в классе и спецификаторов прав доступа. Friend - функции получают доступ к членам класса через указатель, передаваемый им явно. Можно сделать все функции класса Y друзьями класса X в одном объявлении.
· Задание к лабораторной работе
Общая постановка. Пользовательский класс Х должен содержать необходимые элементы - данные, которые создаются в динамической области памяти, конструктор для их создания (операция new) и установки их начальных значений: Х(), деструктор: ~ Х (), friend - функция печати: friend void print(), функция, решающая поставленную задачу: friend Void Run().
Код методов и функций - вне пространства определения класса.
· Варианты заданий
Варианты заданий используются из лабораторной работы № 2.
· Контрольные вопросы
1. Что такое «конструктор», формат объявления, его особенности?
2. Формат объявления деструктора, его назначение.
3. Особенности дружественных функций, доступ к закрытой части класса.
4. Каким образом дружественная функция получает доступ к закрытой части класса?
4. Лабораторная работа № 4. Класс «Динамическая строка» и перегрузка операций
объект ориентированный класс программирование
Цель работы - изучить методику создания одномерных динамических символьных массивов при помощи конструкторов с захватом динамической памяти и деструкторов для их уничтожения, а также способа работы со строковыми объектами, познакомиться с механизмом перегрузки операций.
· Теоретические сведения
Для представления символьной (текстовой) информации можно использовать символы, символьные переменные и символьные константы.
Символьная константа представляется последовательностью символов, заключенной в кавычки: «Начало строки \n». В С++ нет отдельного типа для строк. Массив символов - это и есть строка. Количество элементов в таком массиве на один элемент больше, чем изображение строки, т. к. в конец строки добавлен `\0' (нулевой байт).
Присвоить значение массиву символов с помощью обычного оператора присваивания нельзя. Поместить строку в массив можно либо при вводе, либо с помощью инициализации:
char s[] = “ABCDEF”.
Для работы со строками существует специальная библиотека string.h. Примеры функций для работы со строками из библиотеки string.h приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Функции работы со строками
|
Функция |
Прототип и краткое описание функции |
|
|
strcmp |
int strcmp(const char *str1, const char *str2); Сравнивает строки str1 и str2. Если str1 < str2, то результат отрицательный, если str1 = str2, то результат равен 0, если str1> str2, то результат положительный. |
|
|
strcpy |
char* strcpy(char*s1, const char *s2); Копирует байты из строки s1 в строку s2. |
|
|
strdup |
char *strdup (const char *str); Выделяет память и переносит в нее копию строки str. |
|
|
strlen |
unsigned strlen (const char *str); Вычисляет длину строки str. |
|
|
strncat |
char *strncat(char *s1, const char *s2, int kol); Приписывает kol символов строки s1 к строке s2. |
|
|
strncpy |
char *strncpy(char *s1, const char *s2, int kol); Копирует kol символов строки s1 в строку s2. |
|
|
strnset |
char *strnset(char *str, int c, int kol); Заменяет первые kol символов строки s1 символом с. |
Строки при передаче в функцию в качестве фактических параметров могут быть определены либо как одномерные массивы типа char[], либо как указатели типа char*. В отличие от обычных массивов, в этом случае нет необходимости явно указывать длину строки.
Функции преобразования строки S в число:
целое: int atoi(S);
длинное целое: long atol(S);
действительное: double atof(S),при ошибке возвращает значение 0.
Функции преобразования числа V в строку S:
целое: itoa(int V,char S,int kod);
длинное целое: ltoa(long V,char S,int kod); 2<=kod<=36, для отрицательных чисел kod=10.
Перегрузка операций
Для перегрузки операции для класса в С++ используется следующий синтаксис:
<Тип> operator <операция>(<входные параметры>)
{
<операторы>;
}
где < Тип > - тип, возвращаемый функцией;
operator - ключевое слово;
< операция > - перегружаемая операция.
В языке С++ имеются следующие ограничения на перегрузку операций:
- С++ не различает префиксную и постфиксную формы ++ и - -;
- переопределяемая операция должна присутствовать в языке (например, нельзя определить операцию с символом #);
- нельзя переопределить операторы, заданные следующими символами: * :: ? ;
- переопределенные операции сохраняют свой изначальный приоритет.
Наличие в классе конструктора String:: String(String&) и операторов присваивания позволяет защитить объекты класса от побитового копирования.
Файловые потоки. Классы файловых потоков:
ifstream - файл ввода, производный от istream,
ofstream - файл вывода, производный от ostream,
fstream - файл ввода-вывода, производный от iostream.
Флаги режимов работы с файлом:
enum ios::open_mode
{
in = 0x01, // Открыть файл только для чтения
out = 0x02, // Открыть файл только для записи
ate = 0x04, // При открытии позиционироваться в конец файла
app = 0x08, // Открыть существующий для дополнения
trunc = 0x10, // Создание нового файла взамен существующего
nocreate=0x20, // Не создавать новый файл при его отсутствии
noreplace=0x40, // Не создавать новый файл, если он существует
binary= 0x80 // Двоичный файл ("прозрачный" ввод-вывод без // преобразования символов конца строки)
}
Конструкторы объектов (для классов ifstream,ofstream,fstream) и функции открытия/закрытия файлов:
ifstream(); // Без открытия файлов
ifstream( // С открытием файла в заданном
char *name, // режиме imode
int imode=ios::in,
int prot=filebuf::openprot);
ifstream(int fd); // С присоединением файла с дескриптором fd
ifstream (// То же, с явно заданным буфером
int fd,
char *buf, int sz);
void ifstream::open
char *name, // Открытие файла в заданном режиме
int imode=ios::in,
int prot=filebuf::openprot);
void close(); // Закрыть файл
void setbuf(
char *p,int sz);// Установить буфер потока
int fd(); // Дескриптор открытого в потоке файла
int is_rtl_open(); // 1 - файл открыт в потоке
Унаследованные переопределения операторов позволяют проверять наличие ошибок в потоках в виде:
fstream ss;
if (ss) ... или if (!ss).
· Задание к лабораторной работе
Общая постановка. Пользовательский класс String должен содержать необходимые элементы-данные, которые создаются в динамической области памяти.
Конструктор для создания строк: String (…);
Деструктор: ~String();
Метод ввода исходной строки: Set();
Метод печати: void print(…);
Код методов - вне пространства определения класса. Программа иллюстрирует прямой и косвенный способы обращения к методам.
Ввести с клавиатуры строку символов S1. Признак окончания ввода строки - нажатие клавиши «Ввод». Программа должна содержать перегруженную операцию «=», использование которой скопирует S1 в S2 .
Исходную и преобразованную строки вывести в файл.
· Варианты заданий
1. Если длина L нечетная, то удаляется символ, стоящий посередине строки.
2. Если длина L четная, то удаляются 2 первых и 2 последних символа.
3. Если длина L кратна 2, то удаляются все числа, которые делятся на 2.
4. Если длина L кратна 3, то удаляются все числа, делящиеся на 3.
5. Если длина L >10, то удаляются все цифры.
6. Если длина L >15, то удаляются все a..z.
7. Если длина L=10, то удаляются все A..Z.
8. Если длина L кратна 4, то первая часть строки меняется местами со
второй.
9. Если длина L кратна 5, то подсчитывается количество скобок всех
видов.
10. Если длина L >5, то выделяется подстрока до первого пробела.
11. Если длина L >6, то выделяется подстрока { } скобках.
12. Если длина L >10, то удаляется подстрока в [] скобках.
13. Если длина L >12, то удаляется подстрока до первой открывающейся скобки.
14. Если длина L кратна 4, то выделяется подстрока после последнего
пробела.
15. Если длина L >5, то удаляются все точки.
16. Если длина L четная, то выделяется подстрока до первого пробела.
17. Если длина L четная, то удаляется подстрока до первого пробела.
18. Если длина L четная, то выделяется подстрока со второго пробела.
19. Если длина L нечетная, то выделяется подстрока после первого пробела.
20. Если длина L нечетная, то удаляется подстрока со второго пробела.
21. Если длина L кратна 3, то удаляется каждый 3-й символ.
22. Если длина L четная, то удаляется каждый 2-й символ.
23. Если длина L нечетная, то удалить средние 3 символа.
24. Если длина L четная, то выделяется подстрока до последнего пробела.
25. Если длина L нечетная, то выделяется подстрока от последней цифры.
26. Если длина L=15, то удаляются все символы кроме A - Z.
27. Если длина L делится на 5, то удаляется все символы кроме a - z.
28. Если длина L четная и >=10, то удаляются все пробелы.
29. Если длина L нечетная и <12, произвести инверсию (abcdef в fedcba).
30. Если длина L >5 и <30, изменить регистр символов (aBcDeF в AbCdEf).
· Контрольные вопросы
1. Как объявить динамическую строку в С++?
2. Какие вы знаете функции работы со строками?
3. Как определяются строки при передаче в функцию в качестве фактических параметров?
4. Поясните механизм перегрузки операций для объектов данного класса.
5. Лабораторная работа № 5. Наследование классов, механизм виртуальных функций
Цель работы - изучить одну из базовых концепций ООП, наследование классов в С++, заключающуюся в построении цепочек классов, связанных иерархически, познакомиться с механизмом виртуальных функций.
· Теоретические сведения
Наследование - механизм создания производного класса из базового, т.е. к существующему классу можно что-либо добавить или изменять его каким-либо образом для создания нового (производного) класса. Это мощный механизм для повторного использования кода. Наследование позволяет создавать иерархию связанных типов, совместно использующих код и интерфейс. Модификатор прав доступа используется для изменения доступа к наследуемым объектам в соответствии с правилами, указанными в таблице 1.
Таблица 1 - Доступ в классах при наследовании
|
Доступ в базовом классе |
Модификатор прав доступа |
Доступ в производном классе |
|
|
private |
private |
не доступны |
|
|
private |
public |
не доступны |
|
|
protected |
private |
private |
|
|
protected |
public |
protected |
|
|
public |
private |
private |
|
|
public |
public |
public |
Ограничение на наследование
При определении производного класса не наследуются из базового:
1) конструкторы;
2) деструкторы;
3) операторы new, определенные пользователем;
4) операторы присвоения, определенные пользователем;
5) отношения дружественности.
Использование косвенной адресации с установкой указателей на базовый класс. Механизм косвенной адресации рассмотрим на примере:
class B
{
public:
int x;
B() { // Конструктор по умолчанию
x = 4; }
};
class D : public B
{
// Производный класс
public:
int y;
D()
{// Конструктор по умолчанию
y = 5; }
};
void main(void) {
D d;// Конструктор класса D создает объект d
B *p; // Указатель установлен на базовый касс
p = &d;// Указатель p инициализируется адресом d
// косвенное обращение к объектам базового и производного классов
// «считываем их текущее состояние в переменные
int i = p -> x; // Базовый класс виден напрямую
int j = ( ( D* ) p )p -> y;// Прямое преобразование указателя на D
// через переменные печатаем их текущее состояние
cout << “ x_i= “ << i << endl;
cout << “ y_j= “ << j << endl;
getch();
}
Виртуальная функция и механизм позднего связывания
Виртуальная функция объявляется в базовом или в производном классе и затем переопределяется в наследуемых классах. Совокупность классов (подклассов), в которых определяется и переопределяется виртуальная функция, называется полиморфическим кластером, ассоциированным с некоторой виртуальной функцией. В пределах полиморфического кластера сообщение связывается с конкретной виртуальной функцией-методом во время выполнения программы.
Обычную функцию-метод можно переопределить в наследуемых классах. Однако без атрибута virtual такая функция-метод будет связана с сообщением на этапе компиляции. Атрибут virtual гарантирует позднее связывание в пределах полиморфического кластера.
Часто возникает необходимость передачи сообщений объектам, принадлежащим разным классам в иерархии. В этом случае требуется реализация механизма позднего связывания. Чтобы добиться позднего связывания для объекта, его нужно объявить как указатель или ссылку на объект соответствующего класса. Для открытых производных классов указатели и ссылки на объекты этих классов совместимы с указателями и ссылками на объекты базового класса (т.е. к объекту производного класса можно обращаться, как будто это объект базового класса). Выбранная функция-метод зависит от класса, на объект которого указывается, но не от типа указателя.
С++ поддерживает virtual функции-методы, которые объявлены в основном классе и переопределены в порожденном классе. Иерархия классов, определенная общим наследованием, создает связанный набор типов пользователя, на которые можно ссылаться с помощью указателя базового класса. При обращении к виртуальной функции через этот указатель в С++ выбирается соответствующее функциональное определение во время выполнения. Объект, на который указывается, должен содержать в себе информацию о типе, поскольку различие между ними может быть создано динамически. Эта особенность типична для ООП - кода. Каждый объект «знает» как на него должны воздействовать. Эта форма полиморфизма называется чистым полиморфизмом.
В С++ функции-методы класса с различным числом и типом параметров есть действительно различные функции, даже если они имеют одно и то же имя. Виртуальные функции позволяют переопределять в управляемом классе функции, введенные в базовом классе, даже если число и тип аргументов те же самые. Для виртуальных функций нельзя переопределять тип функции. Если две функции с одинаковым именем будут иметь различные аргументы, С++ будет считать их различными и проигнорирует механизм виртуальных функций. Виртуальная функция - обязательно метод класса.
· Задание к лабораторной работе
Общая постановка. Программа должна содержать:
- базовый класс Х, включающий два элемента х1, х2 типа int,
- конструктор с параметрами для создания объектов в динамической области памяти,
деструктор,
- виртуальные методы просмотра текущего состояния и переустановки объектов базового класса в новое состояние.
- производный класс У, включающий один элемент у типа int;
- конструктор с параметрами и списком инициализаторов, передающий данные конструктору базового класса,
- переопределенные методы просмотра текущего состояния объектов и их переустановки в новое состояние.
· Варианты заданий
Создать в производном классе метод Run, определяющий:
Сумму переменных классов.
Произведение переменных классов.
Сумму квадратов переменных классов.
Значение х1+х2 - у.
Значение (х1+х2)/у.
Значение (х1+х2)*у.
Значение х1*у+х2.
Значение х1+х2*у.
Произведение квадратов переменных класса.
Значение х1*х2+у.
Значение х1*х2/у.
Значение х1*х2-у.
Значение (x1-x2)*y.
Значение (x1-x2)/y.
· Контрольные вопросы
1. Что такое наследование, одиночное наследование, множественное наследование?
2. Какие объекты базового класса наследуются в производном, а какие - нет?
3. На примере своей программы поясните механизм позднего связывания.
4. В каком случае С++ проигнорирует механизм виртуальных функций?
6. Лабораторная работа № 6. Программирование шаблона классов
Цель работы - изучить приемы создания и использования шаблонов классов.
· Теоретические сведения
Достаточно часто встречаются классы, объекты которых должны содержать элементы данных произвольного типа (в том смысле, что их тип определяется отдельно для каждого конкретного объекта). В качестве примера можно привести любую структуру данных (массив указателей, список, дерево). Для этого в С++ предлагаются средства, позволяющие определить некоторое множество идентичных классов с параметризованным типом внутренних элементов. Они представляют собой особого вида заготовку класса, в которой в виде параметра задан тип (класс) входящих в него внутренних элементов данных. При создании конкретного объекта необходимо дополнительно указать и конкретный тип внутренних элементов в качестве фактического параметра. Создание объекта сопровождается созданием соответствующего конкретного класса для типа, заданного в виде параметра. Принятый в С++ способ определения множества классов с параметризованным внутренним типом данных (иначе - макроопределение) называется шаблоном (template).
Синтаксис шаблона рассмотрим на примере шаблона класса векторов, содержащих динамический массив указателей на переменные заданного типа.
// <class T> - параметр шаблона - класс "T", внутренний тип данных
// vector - имя группы шаблонных классов
template <class T> class vector
{
int tsize; // Общее количество элементов
int csize; // Текущее количество элементов
T **obj; // Массив указателей на параметризованные //объекты типа "T"
public:
T *operator[](int); // оператор [int] возвращает указатель на
// параметризованный объект класса "T"
void insert(T*); // включение указателя на объект типа "T"
int index(T*);
};
Данный шаблон может использоваться для порождения объектов-векторов, каждый из которых хранит объекты определенного типа. Имя класса при этом составляется из имени шаблона "vector" и имени типа данных (класса), который подставляется вместо параметра "Т":
vector<int> a;
vector<double> b;
extern class time;
vector<time> c;
Заметим, что транслятором при определении каждого вектора с новым типом объектов генерируется описание нового класса по заданному шаблону (естественно, неявно в процессе трансляции). Например, для типа int транслятор получит:
class vector<int>
{
int tsize;
int csize;
int **obj;
public:
int *operator[](int);
void insert(int*);
int index(int*);
};
Далее следует очевидное утверждение, что функции - методы шаблона также должны быть параметризованы, т. е. генерироваться для каждого нового типа данных. Действительно, это так: функции-методы шаблона классов, в свою очередь, также являются шаблонными функциями с тем же параметром. То же самое касается переопределяемых операторов:
// параметр шаблона - класс "T", внутренний тип данных
// имя функции-элемента или оператора - параметризовано
//
template <class T> T* vector<T>::operator[](int n)
{
if (n >=tsize) return(NULL);
return (obj[n]);
}
template <class T> int vector<T>::index(T *pobj)
{
int n;
for (n=0; n<tsize; n++)
if (pobj == obj[n]) return(n);
return(-1);
}
Заметим, что транслятором при определении каждого вектора с новым типом объектов генерируется набор методов - функций по заданным шаблонам (естественно, неявно в процессе трансляции). При этом сами шаблонные функции должны размещаться в том же заголовочном файле, где размещается определение шаблона самого класса. Для типа int сгенерированные транслятором функции-методы будут выглядеть так:
int* vector<int>::operator[](int n)
{
if (n >=tsize) return(NULL);
return (obj[n]);
}
int vector<int>::index(int *pobj)
{
int n;
for (n=0; n<tsize; n++)
if (pobj == obj[n]) return(n);
return(-1);
}
· Задание к лабораторной работе
Общая постановка.
Даны: число N и последовательность a1, a2, … aN. Создать шаблон класса, порождающий динамические одномерные массивы с элементами различных типов (вещественные, целочисленные, символьные). Тип данных и результат являются параметрами по отношению к классу, программа должна иметь методы инициализации, конструктор, деструктор, метод просмотра значений созданного массива согласно заданному алгоритму.
Для реализации шаблона использовать библиотеку STL.
· Варианты заданий
1. a1, (a1+a2), … ,(a1+a2+…+aN);
2. (a1*a1), (a1*a2), …, (a1*aN);
3. |a1|, |a1+a2|, …, |a1+a2+…aN|;
4. a1, -a1*a2, +a1*a2*a3, … ,(-1)N*a1*a2*…aN;
5. -a1, +a2, -a3, … , (-1)N*aN;
6. (a1+1), (a2+2) , (a3+3), …, (aN+N);
7. a1*1, a2*2, a3*3, …, aN*N;
8. a1*a2, a2*a3, … , aN-1*aN;
9. a1/1, a2/2, a3/3, … ,aN/N;
10. (a1+a2), (a2+a3), … ,(aN-1+aN);
11. (a1+a2+a3), (a2+a3+a4), (a3+a4+a5), … (aN-2+aN-1+aN);
12. (N+a1), ( N-1+a2), … ,(1+aN);
13. (N*a1), ( (N-1)*a2), … ,(1*aN);
14. a1/N, a2/N, … ,aN/1.
· Контрольные вопросы
1. С какой целью используются шаблоны классов?
2. Какие существуют виды параметров шаблона класса?
3. В чем заключается особенность использования функций - методов шаблона?
4. Может ли использоваться шаблон для параметризованных объектов?
7. Лабораторная работа № 7. Множественное наследование с использованием абстрактных базовых классов, файлового ввода - вывода с применением потоков С++, функций обработки исключительных ситуаций
Цель работы - изучить методику создания множественного наследования, использование абстрактного базового класса, файловый ввод - вывод и использование функций обработки исключительных ситуаций.
· Теоретические сведения
Абстрактные классы
Если базовый класс используется только для порождения производных классов, то виртуальные функции в базовом классе могут быть «пустыми», поскольку никогда не будут вызваны для объекта базового класса. Базовый класс, в котором есть хотя бы одна такая функция, называется абстрактным. Виртуальные функции в определении класса обозначаются следующим образом:
classbase
{
public:
virtual print()=0;
virtual get() =0;
};
Определять тела этих функций не требуется.
Множественное наследование
Множественным наследованием называется процесс создания производного класса из двух и более базовых. В этом случае производный класс наследует данные и функции всех своих базовых предшественников. Существенным для реализации множественного наследования является то, что адреса объектов второго и последующих базовых классов не совпадают с адресом объекта производного класса. Этот факт должен учитываться транслятором при преобразовании указателя на производный класс в указатель на базовый и наоборот:
class d : public a,public b, public c { };
d D1;
pd = &D1; // #define dbsizeof(a)
pa = pd; // #define dc sizeof(a)+sizeof(b)
pb = pd; // pb = (char*)pd + db
pc = pd; // pc = (char*)pd + dc
Размещено на http://www.allbest.ru/
33
Такое действие выполняется компилятором как явно, при преобразовании в программе типов указателей, так и неявно, когда в объекте производного класса наследуется функция из второго и последующих базовых классов. Для вышеуказанного примера при определении в классе bb функции f() и ее наследовании в классе "d" вызов D1.f() будет реализован следующим образом:
this = &D1; // Указатель на объект производного класса
this = (char*)this + db // Смещение к объекту базового класса
b::f(this); // Вызов функции в базовом классе
Механизм виртуальных функций при множественном наследовании имеет свои особенности.
Во-первых, на каждый базовый класс в производном классе создается свой массив виртуальных функций (в нашем случае - для aa в d, для bb в d и для ccв d).
Во-вторых, если функция базового класса переопределена в производном, то при ее вызове требуется преобразовать указатель на объект базового класса в указатель на объект производного. Для этого транслятор включает соответствующий код, корректирующий значение this в виде «заплаты», передающей управление командой перехода к переопределяемой функции, либо создает отдельные таблицы смещений.
Файловые потоки. Классы файловых потоков:
ifstream - файл ввода, производный от istream,
ofstream - файл вывода, производный от ostream,
fstream - файл ввода-вывода, производный от iostream.
Флаги режимов работы с файлом:
enum ios::open_mode
{
in = 0x01, // Открыть файл только для чтения
out = 0x02, // Открыть файл только для записи
ate = 0x04, // При открытии позиционироваться в конец файла
Подобные документы
Использование объектно-ориентированного программирования - хорошее решение при разработке крупных программных проектов. Объект и класс как основа объектно-ориентированного языка. Понятие объектно-ориентированных языков. Языки и программное окружение.
контрольная работа [60,1 K], добавлен 17.01.2011Исследование принципов объектно-ориентированного программирования на базе языка программирования С++. Разработка программного комплекса для ведения учёта памятников города. Описание процессов сортировки, поиска, формирования статистики по памятникам.
курсовая работа [782,4 K], добавлен 26.05.2014Понятие объектно-ориентированного программирования, характеристика используемых языков. Практическая разработка средств объектно-ориентированного программирования в задачах защиты информации: программная реализация на языке С++, а также Turbo Pascal.
курсовая работа [275,9 K], добавлен 22.12.2011Концепция объектно-ориентированного программирования. Объектно-ориентированные языки программирования: Smalltalk, Object Pascal, CLOS и C++. Понятие "Объект" и "Класс". Управление доступом к элементам данных классов. Определение функций-членов класса.
реферат [24,5 K], добавлен 28.10.2011Характеристика объектно-ориентированного, процедурного, функционального программирования. Выбор языка программирования для создания программного обеспечения для управления справочником "Спортсмены". Алгоритм работы приложения, пользовательский интерфейс.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 23.02.2016Приемы и правила объектно-ориентированного программирования с использованием языка С++. Общие принципы разработки объектно-ориентированных программ. Основные конструкции языка С++. Разработка различных программ для Windows с использованием WIN32 API.
учебное пособие [1,6 M], добавлен 28.12.2013Использование скриптового языка программирования для разработки web-приложений (сценариев). Изучение основ объектно-ориентированного программирования в языке PHP. Ознакомление со специальными методами для работы с классами. Назначение интерфейсов.
контрольная работа [25,1 K], добавлен 14.03.2015Анализ объектно-ориентированного программирования, имитирующего способы выполнения предметов. Основные принципы объектно-ориентированного программирования: инкапсуляция, наследование, полиморфизм. Понятие классов, полей, методов, сообщений, событий.
контрольная работа [51,7 K], добавлен 22.01.2013Анализ методов объектно-ориентированного программирования на примере численных. Детальная характеристика модулей и связь их в одну общую программу. Принципы интегрирования по общей формуле трапеции и решение дифференциального уравнения методом Эйлера.
курсовая работа [511,6 K], добавлен 25.03.2015Характеристика основных принципов объектно-ориентированного программирования. Этапы разработки программы на языке C++, реализующей игру "Морской бой". Выбор языка программирования. Характеристика необходимых классов, наследований, виртуальных методов.
курсовая работа [657,6 K], добавлен 17.06.2012
