C程序設(shè)計實驗指導(dǎo)書董曉梅張?zhí)斐删帉憱|北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院計算機(jī)軟件與理論研究所2006年3月前言本書是本科生課程C語言程序設(shè)計的配套實驗指導(dǎo)書。C語言程序設(shè)計是一門實踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)習(xí)C語言程序設(shè)計最重要的環(huán)節(jié)就是實踐，而不可能僅僅通過閱讀教科書或聽課來掌握。書中內(nèi)容包括13個精心設(shè)計的實驗，與C語言程序設(shè)計課程的各章內(nèi)容配合，每一個實驗都包括“實驗?zāi)康摹薄ⅰ皩嶒炓蟆?、“實驗?nèi)容及實驗步驟”和“思考題”幾部分，使學(xué)生在實踐中達(dá)到對教科書和課堂內(nèi)容的深入理解和熟練掌握。本書中的實驗內(nèi)容不僅可以指導(dǎo)學(xué)生上機(jī)練習(xí)，也可以由教師作為例題在課堂上演示，以豐富教學(xué)內(nèi)容。目錄前言1MICROSOFTVISUALC60開發(fā)環(huán)境簡介1EXERCISE1熟悉語言及程序開發(fā)環(huán)境3EXERCISE2C簡單程序設(shè)計10EXERCISE3函數(shù)的應(yīng)用15EXERCISE4類與對象18EXERCISE5作用域與多文件程序21EXERCISE6數(shù)組、指針與字符串24EXERCISE7繼承與派生27EXERCISE8多態(tài)性29EXERCISE9工資管理程序設(shè)計30EXERCISE10模板31EXERCISE11流類庫與輸入輸出32EXERCISE12異常處理35EXERCISE13WINDOWS編程基礎(chǔ)361MICROSOFTVISUALC60開發(fā)環(huán)境簡介DEVELOPERSTUDIO是VISUALC60的核心部分，是MICROSOFTWINDOWS環(huán)境下的一個集成開發(fā)環(huán)境，集成了開發(fā)C或C應(yīng)用程序所需要的所有工具和C編譯器。1主窗口包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、項目工作區(qū)窗口、文檔窗口、輸出窗口和狀態(tài)欄，如圖1所示。圖1VISUALC60集成開發(fā)平臺的主窗口2菜單欄包括以下菜單項FILE,EDIT,VIEW,INSERT,PROJECT,BUILD,TOOLS,WINDOWS和HELP。3工具欄默認(rèn)時顯示三個工具欄STANDARD,BUILD和WIZARDBAR。4采用項目開發(fā)應(yīng)用程序采用項目開發(fā)一個應(yīng)用程序的一般步驟如下（1）創(chuàng)建一個項目，系統(tǒng)自動創(chuàng)建了應(yīng)用程序所需的基本文件。（2）采用工作區(qū)窗口建立項目中的類、文件和資源。2（3）將文件添加到項目中，或從項目中刪除文件。（4）編輯項目中的源代碼和資源。（5）連編項目。執(zhí)行應(yīng)用程序。3EXERCISE1熟悉語言及程序開發(fā)環(huán)境1實驗?zāi)康氖煜ICROSOFTVISUALC60集成開發(fā)環(huán)境，學(xué)習(xí)創(chuàng)建控制臺應(yīng)用程序項目、編輯源程序、編譯和調(diào)試程序。2實驗要求（1）熟悉程序開發(fā)環(huán)境（2）編輯源程序（3）編譯并調(diào)試程序3實驗內(nèi)容及實驗步驟31熟悉MICROSOFTVISUALSTUDIO60的開發(fā)環(huán)境（1）啟動VISUALC60；（2）用鼠標(biāo)左鍵分別單擊各主菜單項，觀察各下拉菜單的項目內(nèi)容；（3）單擊“文件新建”，觀察彈出的對話框；（4）分別單擊“新建”對話框的各選項卡，查看其中的內(nèi)容；（5）單擊“結(jié)束”按鈕，關(guān)閉對話框；（6）單擊“幫助幫助目錄”，熟悉幫助的內(nèi)容和使用方法。32編輯并調(diào)試下面的程序321在VISUALC環(huán)境中編輯并調(diào)試下面的程序（1）啟動VISUALC60；（2）向APPWIZARD提供關(guān)于新項目的有關(guān)信息（A）單擊“文件新建”，（B）在“新建”對話框中單擊“工程”選項卡；在列表中選中“WIN32CONSOLEAPPLICATION”；在名為“工程”的文本框中輸入項目名“TIME”在“位置”文本框中設(shè)置項目的位置；選擇“創(chuàng)建新工作區(qū)”選項；確認(rèn)在“平臺”列表框中選中了“WIN32”；單擊“確定”按鈕。以上過程如圖11所示。4（3）選擇項目類型ANEMPTYPROJECT。（4）單擊“完成”按鈕。（5）在開發(fā)環(huán)境的主窗口中單擊“插入新建類”，類型為“GENERICCLASS”，名字為“TIMETYPE”，單擊“確定”。見圖12。圖11向APPWIZARD提供關(guān)于新項目的有關(guān)信息圖12新建類5（6）在左側(cè)的“CLASSVIEW”中選擇類“TIMETYPE”，單擊右鍵，選擇“添加成員變量”，在彈出的對話框中填入變量HRS的類型和名稱，見圖13和圖14；重復(fù)此過程，加入成員變量MINS和SECS。圖13選擇類“TIMETYPE”，單擊右鍵圖14添加成員變量（7）選擇類“TIMETYPE”，單擊右鍵，選擇“添加成員函數(shù)”，在彈出的對話框中填入函數(shù)SET的原型說明，并在代碼編輯窗口中填入函數(shù)體的代碼，見圖15和圖16；重復(fù)此過程，加入所有的成員函數(shù)。6圖15添加成員函數(shù)圖16添加代碼（8）保存文件。（9）單擊“文件新建”，在“新建”對話框的“文件”選項卡中選擇“C源文件”，名字為“DIARY”。（10）在代碼編輯窗口中寫入代碼，保存文件。（11）編譯和執(zhí)行程序單擊“編譯構(gòu)件TIMEEXE”，或者按F7鍵，生成可執(zhí)行文件TIMEEXE；單擊“編譯執(zhí)行TIMEEXE”，或者同時按下“CTRL”和“F5”鍵，執(zhí)行程序，查看運行結(jié)果。322源程序（1）文件TIMETYPEH7/“TIMETYPEH”CLASSTIMETYPEPUBLICVOIDSETINTHOURS,INTMINUTES,INTSECONDSVOIDINCREMENTVOIDWRITECONSTBOOLEQUALTIMETYPEOTHERTIMECONSTBOOLLESSTHANTIMETYPEOTHERTIMECONSTPRIVATEINTHRSINTMINSINTSECS（2）文件TIMETYPECPP/“TIMETYPECPP”INCLUDE“TIMETYPEH”INCLUDEVOIDTIMETYPESETINTHOURS,INTMINUTES,INTSECONDSHRSHOURSMINSMINUTESSECSSECONDSVOIDTIMETYPEINCREMENTSECSIFSECS59SECS0MINSIFMINS59MINS0HRSIFHRS23HRS0VOIDTIMETYPEWRITECONSTIFHRSINCLUDE“TIMETYPEH“INTMAINTIMETYPETIMEINTHOURSINTMINUTESINTSECONDSCOUTHOURSMINUTESSECONDSWHILEHOURS0TIMESETHOURS,MINUTES,SECONDSTIMEINCREMENTCOUTHOURSMINUTESSECONDSRETURN094思考題1如何啟動MICROSOFTVISUALSTUDIO602如何用APPWIZARD新建一個控制臺項目3如何新建一個類，并添加類的成員4如何編譯和連接一個程序5如何執(zhí)行一個程序6如何使用幫助10EXERCISE2C簡單程序設(shè)計1實驗?zāi)康模?）學(xué)會編寫簡單的C程序。（2）復(fù)習(xí)基本數(shù)據(jù)類型變量和常量的應(yīng)用。（3）復(fù)習(xí)運算符與表達(dá)式的應(yīng)用。（4）復(fù)習(xí)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計基本控制結(jié)構(gòu)的運用。（5）復(fù)習(xí)自定義數(shù)據(jù)類型的應(yīng)用。（6）練習(xí)使用簡單的輸入輸出。（7）觀察頭文件的作用。（8）學(xué)會使用VISUALC60開發(fā)環(huán)境中的DEBUG調(diào)試功能單步執(zhí)行、設(shè)置斷點、觀察變量值。2實驗要求（1）輸入并運行教材C語言程序設(shè)計中的例題27，即用DOWHILE語句編程，求自然數(shù)110之和。程序正確運行之后，去掉源程序中INCLUDE語句，重新編譯，觀察會有什么問題。（2）將DOWHILE語句用FOR語句代替，完成相同的功能。（3）編程計算圖形的面積。程序可計算圓形、長方形、正方形的面積，運行時先提示用戶選擇圖形的類型，然后，對圓形要求用戶輸入半徑值，對長方形要求用戶輸入長和寬的值，對正方形要求用戶輸入邊長的值，計算出面積的值后將其顯示出來。（4）使用DEBUG調(diào)試功能觀察任務(wù)3程序運行中變量值的變化情況。（5）定義一個表示時間的結(jié)構(gòu)體，可以精確表示年、月、日、小時、分、秒；提示用戶輸入年、月、日、小時、分、秒的值，然后完整地顯示出來。3實驗內(nèi)容及實驗步驟（1）建立一個控制臺應(yīng)用程序項目LAB2_1，向其中添加一個C源文件LAB2_1CPP方法見實驗1，輸入教材C語言程序設(shè)計中例27的代碼，檢查一下確認(rèn)沒有輸入錯誤，選擇菜單命令BUILD|BUILD1AB2_1EXE編譯源程序，再選擇BUILD|EXECUTE運行程序，觀察輸出是否與教材中的答案一致。（2）程序正確運行之后，在源程序第一行“INCLUDE”前面加注釋標(biāo)記“/”使之成為注釋行，重新編譯，查看此時編譯器會輸出什么樣的提示。現(xiàn)在，刪除注釋標(biāo)記，將程序恢復(fù)正確。11（3）另建立一個項目LAB2_2，包含一個C源程序1AB2_2CPP，將DOWHILE語句用FOR語句代替，完成與實驗任務(wù)1相同的功能。（4）建立項目LAB2_3，計算圖形的面積。圓形的面積計算公式為SPIRR，長方形的面積計算公式為SAB，正方形的面積計算公式為SAA。程序中定義一個整型變量ITYPE表示圖形的類型，用COUT語句輸出提示信息讓用戶選擇圖形的類型，用CIN讀入ITYPE的值，然后，使用SWITCH語句判斷圖形的類型，分別提示用戶輸入需要的參數(shù)值，計算出面積的值后用COUT語句顯示出來。最后，編譯運行程序。（5）學(xué)習(xí)簡單的DEBUG調(diào)試功能，參考程序如下LAB2_3CPPINCLUDECONSTFLOATPI31416VOIDMAININTITYPEFLOATRADIUS，A，B，AREACOUTITYPESWITCHITYPECASE1COUTRADIUSAREAPIRADIUSRADIUSCOUTACOUTBAREAABCOUTAAREAAA12COUT2；FIB（1）FIB（2）1。使用IF語句判斷函數(shù)的出口，在程序中用COUT語句輸出提示信息。程序名LAB3_5CPP（5）使用DEBUG中的STEPINTO追蹤到函數(shù)內(nèi)部，觀察函數(shù)的調(diào)用過程，參考程序如下/LAB3_516INCLUDEINTFIBINTNINTMAININTN,ANSWERCOUTNCOUTENUMCPU_RANKP11,P2,P3,P4,P5,P6,P7CLASSCPUPRIVATECPU_RANKRANKINTFREQUENCYFLOATVOLTAGEPUBLICCPUCPU_RANKR，INTF，F(xiàn)LOATVRANKRFREQUENCYFVOLTAGEVCOUTINTFUNCINTVOIDMAINCOUT22VOIDMAININTA1,B2,C3COUTINTA1,B2INTF1INTXINTI,B3IAB/XCOUTCLASSSTRINGPRIVATECHARCONTENTSPUBLICSTRINGCONTENTS0INTGET_LENGTHCHARGET_CONTENTSRETURNCONTENTSVOIDSET_CONTENTSINTIN_LENGTH,CHARIN_CONTENTSVOIDSET_CONTENTSCHARIN_CONTENTSINTSTRINGGET_LENGTHINTI0CHARPCONTENTSWHILEP0IRETURNIVOIDSTRINGSET_CONTENTSINTIN_LENGTH,CHARIN_CONTENTSIN_CONTENTSIN_LENGTH0CONTENTSIN_CONTENTS26VOIDSTRINGSET_CONTENTSCHARIN_CONTENTSCONTENTSIN_CONTENTSVOIDMAINSTRINGX,YXSET_CONTENTS“HELLO,WORLD“YSET_CONTENTS34,“THISISANOBJECT_ORIENTEDPROGRAM“CHARPXGET_CONTENTSCHARQYGET_CONTENTSCOUT和頭文件有何區(qū)別3有幾種方法來表示和處理數(shù)組元素27EXERCISE7繼承與派生1實驗?zāi)康模?）學(xué)習(xí)定義和使用類的繼承關(guān)系，定義派生類。（2）熟悉不同繼承方式下對基類成員的訪問控制。（3）學(xué)習(xí)利用虛基類解決二義性問題。2實驗要求（1）定義一個基類ANIMAL，有私有整型成員變量AGE，構(gòu)造其派生類DOG，在其成員函數(shù)SETAGE（INTN）中直接給AGE賦值，看看會有什么問題，把AGE改為公有成員變量，還回有問題嗎編程試之。（2）定義一個基類BASECLASS,有整型變量NUMBER，構(gòu)造其派生類DERIVEDCLASS，觀察構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的執(zhí)行情況。（3）定義一個車（VEHICLE）基類，具有MAXSPEED、WEIGHT等成員，RUN、STOP等成員函數(shù)，由此派生出自行車（BICYCLE）類、汽車（MOTORCAR）類。自行車（BICYCLE）類有高度（HEIGHT）等屬性，汽車（MOTORCAR）類有座位數(shù)（SEATNUN）等屬性。從BICYCLE和MOTORCAR派生出摩托車（MOTORBICYCLE）類，在繼承過程中，注意把VEHICLE設(shè)置為虛基類。如果不把VEHICLE設(shè)置為虛基類，會有什么問題編程試之。3實驗內(nèi)容及實驗步驟（1）編寫程序定義基類ANIMAL，成員變量AGE定義為私有的。構(gòu)造派生類DOG，在其成員函數(shù)SETAGE（INTN）中直接對AGE賦值時，會出現(xiàn)類似以下的錯誤提示ERRORC2248AGECANNOTACCESSPRIVATEMEMBERDECLAREDINCLASSANIMALERRORC2248AGECANNOTACCESSPRIVATEMEMBERDECLAREDINCLASSANIMAL把AGE改為公有成員變量后重新編譯就可以了。程序名LAB7_1CPP。（2）編寫程序定義一個基類BASECLASS，構(gòu)造其派生類DERIVEDCLASS，在構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中用COUT輸出提示信息，觀察構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的執(zhí)行情況。程序名LAB7_2CPP。（3）用DEBUG功能跟蹤程序LAB7_2的執(zhí)行過程，觀察基類和派生類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的執(zhí)行情況。（4）編寫程序定義一個車（VEHICLE）基類，由此派生出自行車（BICYCLE）類、汽車（MOTORCAR）類，注意把VEHICLE派生為虛基類。再從BICYCLE和MOTORCAR派生出摩托車（MOTORCYCLE）類，在MAIN函數(shù)中測試這個類。程序名LAB7_3CPP編譯成功后，把VEHICLE設(shè)置為非虛基類，再編譯一次，此時系統(tǒng)報錯，無法編譯成功。這是因為若不把VEHICLE設(shè)置為虛基類，會出現(xiàn)二義性錯誤，程序不能成功編譯。284思考題1如何在已有的類的基礎(chǔ)上設(shè)計新的類2基類和派生類對象的構(gòu)造順序是怎樣的3如何利用虛基類解決二義性問題29EXERCISE8多態(tài)性1實驗?zāi)康模?）掌握運算符重載的方法。（2）學(xué)習(xí)使用虛函數(shù)實現(xiàn)動態(tài)多態(tài)性。2實驗要求（1）定義POINT類，有坐標(biāo)_X，_Y兩個成員變量；對POINT類重載“”自增、“”自減運算符，實現(xiàn)對坐標(biāo)值的改變。（2）定義一個車VEHIELE基類，有RUN、STOP等成員函數(shù)，由此派生出自行車BICYCLE類、汽車MOTORCAR類，從BICYCLE和MOTORCAR派生出摩托車MOTORCYCLE類，它們都有RUN、STOP等成員函數(shù)。觀察虛函數(shù)的作用。3選做對實驗4中的PEOPLE類重載“”運算符和“”運算符，“”運算符判斷兩個PEOPLE類對象的ID屬性是否相等；“”運算符實現(xiàn)PEOPLE類對象的賦值操作。3實驗內(nèi)容及實驗步驟1編寫程序定義POINT類，在類中定義整型的私有成員變量_X_Y，定義成員函數(shù)POINTDEFINEDATINCLUDEINCLUDE/求一元二次方程的根，函數(shù)返回根的個數(shù)INTGETROOTFLOATA,FLOATB,FLOATC,DOUBLEROOTDOUBLEDELTA,DELTASQRTDELTABB40ACIFDELTA00RETURN0/無根DELTASQRTSQRTDELTAIFA00ROOT0BDELTASQRT/20AROOT1BDELTASQRT/20AELSE37IFB00ROOT0ROOT1C/BELSERETURN0IFROOT0ROOT1RETURN1ELSERETURN2CHARSTR80LRESULTCALLBACKWNDPROCHWND,UINT,WPARAM,LPARAM/窗口過程INTWINAPIWINMAINHINSTANCEHINSTANCE,HINSTANCEHPREVINSTANCE,LPSTRLPCMDLINE,INTNCMDSHOWHWNDHWND/窗口句柄MSGMSG/消息WNDCLASSWNDCLASS/窗口類WNDCLASSSTYLECS_HREDRAW|CS_VREDRAWWNDCLASSLPFNWNDPROCWNDPROCWNDCLASSCBCLSEXTRA0WNDCLASSCBWNDEXTRA0WNDCLASSHINSTANCEHINSTANCEWNDCLASSHICONLOADICONNULL,IDI_APPLICATIONWNDCLASSHCURSORLOADCURSORNULL,IDC_ARROWWNDCLASSHBRBACKGROUNDHBRUSHGETSTOCKOBJECTWHITE_BRUSHWNDCLASSLPSZMENUNAMENULLWNDCLASSLPSZCLASSNAME“SDKWIN“/窗口類名IFREGISTERCLASS/創(chuàng)建窗口HWNDCREATEWINDOW“SDKWIN“，/窗口類名“實驗1WINDOWS編程基礎(chǔ)“，/窗口標(biāo)題WS_OVERLAPPEDWINDOW,/窗口樣式CW_USEDEFAULT,/窗口最初的X位置CW_USEDEFAULT,/窗口最初的Y位置CW_USEDEFAULT,/窗口最初的X大小CW_USEDEFAULT,/窗口最初的Y大小NULL,/父窗口句柄NULL,/窗口菜單句柄HINSTANCE,/應(yīng)用程序?qū)嵗浔鶱ULL/創(chuàng)建窗口的參數(shù)SHOWWINDOWHWND,NCMDSHOW/顯示窗口UPDATEWINDOWHWND/更新窗口，包括窗口的客戶區(qū)WHILEGETMESSAGE/轉(zhuǎn)換某些鍵盤消息DISPATCHMESSAGE/將消息發(fā)送給窗口過程，這里是WNDPROCRETURNMSGWPARAMLRESULTCALLBACKWNDPROCHWNDHWND,UINTMESSAGE,WPARAMWPARAM,LPARAMLPARAMHDCHDCPAINTSTRUCTPSSTATICHWNDHWNDBUTTON,HWNDEDITCHARSTREDIT80