多态及虚函数、运算符重载.doc

实验六 多态和虚函数、运算符重载
2012/15
学 号
1108324054
姓 名
王迎博
时 间
2012/6/15
专 业
网络工程
班 级
2011级网络工程
一、实验题目：形状类的设计与实现
二、实验目的：
(1)理解虚函数的特性。
(2)理解纯虚函数和抽象类的特性。
(3)掌握用虚函数实现运行时的多态的方法。
三、实验内容：
(1) 程序Ex_Shape：定义一个抽象类 CShape,包括纯虚函数Area(用于计算面积)和SetData(用于重设形状大小),然后派生出三角形CTriangle类、矩形CRect类、圆CCircle类，分别求其面积.最后定义一个CArea类，计算这几个形状的面积之和，各形状的数据通过CArea类构造或成员函数来设置，编写一个完整的程序。
(2) 程序Ex_Complex：定义一个复数类CComplex，通过重载运算符“*”和“/”，直接实现两个复数之间的乘除运算。运算符“*”用成员函数实现重载，而运算符“/”用友元函数实现重载。编写一个完整的程序（包括测试运算符的程序部分）。
提示：两复数相乘的计算公式为：(a+bi)*(c+di)=(ac-bd)+ad+bc)，而两复数相除的计算公式为：(a+bi)/(c+di)=(ac+bd)/(c*c+d*d)+(bc-ad)/(c*c+d*d)i。

四、实验步骤：
1、 创建工作文件夹
2、 输入并运行Ex_Shape.cpp的具体步骤如下。
(1) 启动Virtual C++6.0
(2) 单击标准工具栏上的“New Text File”按钮，在新打开的文档窗口中输入下列程序代码：

#include<iostream.h>
class CShape
{
public:
virtual float Area()=0; //将Area定义成纯虚函数
virtual void SetData(float f1,float f2)=0;//将SetData定义成纯虚函数
};
class CTriangle:public CShape
{
public:
CTriangle(float h=0,float w=0)
{H=h;W=w;}
float Area() //在派生类定义纯虚函数的具体实现代码
{return(float)(H*W*0.5);}
void SetData(float f1,float f2)
{H=f1;W=f2;}
private:
float H,W;
};
class CRect:public CShape
{
public:
CRect(float h=0,float w=0)
{H=h;W=w;}
float Area() //在派生类定义纯虚函数的具体实现代码
{return(float)(H*W);}
void SetData(float f1,float f2)
{H=f1;W=f2;}
private:
float H,W;
};
class CCircle:public CShape
{
public:
CCircle(float r=0)
{R=r;}
float Area() //在派生类定义纯虚函数的具体实现代码
{return(float)(3.14159265*R*R);}
void SetData(float r,float) // 保持与虚函数一致
{R=r;}
private:
float R;
};
class CArea
{
public:
CArea(float triWidth,float triHeight,float rcWidth,float rcHeight,float r)
{
ppShape=new CShape*[3];
ppShape[0]=new CTriangle(triWidth,triHeight);
ppShape[1]=new CRect(rcWidth,rcHeight);
ppShape[2]=new CCircle(r);
}
~CArea()
{
for(int i=0;i<3;i++)
delete ppShape[i];
delete[]ppShape;
}
void SetShapeData(int n,float f1,float f2=0)
//n为0表示操作的是三角形，1表示矩形，2表示圆形
{
if((n>2)||(n<0))return;
ppShape[n]->SetData(f1,f2);
}
void CalAndPrint(void) //计算并输出
{
float fSum=0.0;
char*str[3]={"三角","矩","圆"};
for(int i=0;i<3;i++)
{
float area=ppShape[i]->Area(); //通过基类指针，求不同形状的面积
cout<<str[i]<<"形面积是: "<<area<<endl;
fSum+=area;
}
cout<<"总面积是: "<<fSum<<endl;
}
private:
CShape**ppShape; //指向基的指针数组
};
void main()
{
CArea a(10,20,6,8,6.5);
a.CalAndPrint();
a.SetShapeData(0,20,30); //重设三角形大小
a.CalAndPrint();
a.SetShapeData(2,11); //重设圆的半径大小
a.CalAndPrint();
a.SetShapeData(1,2,5); //重设矩形的大小
a.CalAndPrint();
return 0;
}

(3) 单击标准工作栏的Save按钮，将文件保存到指定地点，并命名。
(4) 编译运行。
3、输入并运行程序Ex_Complex的具体步骤如下。
(1) 选择“文件”à“关闭工作区间”，关闭原来的项目。
(2) 单击标准工具栏上的“New Text File”按钮，在新打开的文档窗口中输入下列程序代码：

#include<iostream.h>
class CComplex
{
public:
CComplex(double r=0,double i=0)
{realPart=r;imagePart=i;}
void print()
{cout<<"该复数实部="<<realPart<<",虚部="<<imagePart<<endl;}
CComplex operator*(CComplex &b);//成员函数重载运算符*
friend CComplex operator/(CComplex &a,CComplex &b);友元函数重载运算符
private:
double realPart; //复数的实部
double imagePart; //复数的虚部
};
CComplex CComplex::operator*(CComplex &b)
{
CComplex temp;
temp.realPart=realPart*b.realPart-imagePart*b.imagePart;
temp.imagePart=realPart*b.imagePart+imagePart*b.realPart;
return temp;
}
CComplex operator/(CComplex &a,CComplex &b)
{
CComplex temp;
double d=b.realPart*b.realPart+b.imagePart*b.imagePart;
temp.realPart=(a.realPart*b.realPart+a.imagePart*b.imagePart)/d;
temp.imagePart=(a.imagePart*b.realPart-a.realPart*b.imagePart)/d;
return temp;
}
void main()
{
CComplex c1(12,20),c2(50,70),c;
c=c1*c2;
c.print();
c=c1/c2;
c.print();

}

五、分析与体会：
1、象程序设计多态性是面向对象程序设计的重要特征之一，他与封装性和继承性构成了面向对的三大特征。所谓多态性，是指不同类型的对象接受相同的消息是产生不同的行为。这里的消息主要是指对类的成员函数的调用，而不同的行为是指成员函数的不同实现。如：函数重载就是多态的典型例子。
2、此程序中定义了一个抽象类CShape，包含纯虚函数Area和SetData，Area用于计算各个形状的面积，SetData用于重设各个形状的大小。程序代码中虚函数Area和SetData是通过在基类函数的前面加上 virtual关键字来实现的。程序中ppShape是定义的基类CShape的指针，通过语句ppShape[0]=newTriangle(triWidth,triHeight);ppShape[1]=new(rcWidth,rcHeight);ppShape[2]=new CCircle(r);是将ppShape[0]、ppShape[1]和ppShape[2]分别获得对派生类CTriangle、CRect和CCircle的成员函数的调用，因而语句ppShape[n]->SetData(f1,f2);根据n值的不同调用不同的形状类的area函数，例如：为重设大小之前，n=0时ppShape[0]->SetData(10,20)，调用三角形的area函数，结果为100，与输出结果相同。然后用SetShapeData来重设形状的大小，再次调用area函数进行计算，最后输出。
3、在定义基类CShape时，为了可以定义基类中虚函数的具体实现，将基类中的虚函数定义成了纯虚函数，在纯虚函数后面多了一个“=0”。并且纯虚函数的具体实现代码是在派生类中定义的。只有这样才能使抽象类CShape获得派生类的对象。纯虚函数是一种特殊的虚函数。
4、虚函数再重新定义时参数的个数和类型必须和基类中的虚函数完全匹配，这一点与函数重载完全不同。
5、只有通过积累指针才能实现虚函数的多态性，若虚函数的调用是普通方式来进行的，则不能实现其多态性。如：
CShape ss;
ss.area();
将得到0.0。
6、虚函数必须是类的一个成员函数，不能是友元函数，也不能是静态的成员函数。
7、可把析构函数定义为虚函数，但不能把构造函数定义为虚函数。
8、通过实验我发现自己的动手能力非常需要提高，同时也需要贯彻认真负责的态度，细致耐心的做好每次程序。

实验指导老师（签字）：
实验成绩
年 月 日