实验六
实验六
实验任务1
代码
contestant.hpp
#pragma once
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <string>
struct Contestant {
long id; // 学号
std::string name; // 姓名
std::string major; // 专业
int solved; // 解题数
int penalty; // 总罚时
};
// 重载<<
// 要求：姓名/专业里不含空白符
inline std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Contestant& c) {
out << std::left;
out << std::setw(15) << c.id
<< std::setw(15) << c.name
<< std::setw(15) << c.major
<< std::setw(10) << c.solved
<< std::setw(10) << c.penalty;
return out;
}
// 重载>>
inline std::istream& operator>>(std::istream& in, Contestant& c) {
in >> c.id >> c.name >> c.major >> c.solved >> c.penalty;
return in;
}
utils.hpp
#pragma once
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <string>
#include <vector>
#include "contestant.hpp"
// ACM 排序规则：先按解题数降序，再按罚时升序
inline bool cmp_by_solve(const Contestant& a, const Contestant& b) {
if(a.solved != b.solved)
return a.solved > b.solved;
return a.penalty < b.penalty;
}
// 将结果写至任意输出流
inline void write(std::ostream& os, const std::vector<Contestant>& v) {
for (const auto& x : v)
os << x << '\n';
}
// 将结果打印到屏幕
inline void print(const std::vector<Contestant>& v) {
write(std::cout, v);
}
// 将结果保存到文件
inline void save(const std::string& filename, const std::vector<Contestant>& v) {
std::ofstream os(filename);
if (!os)
throw std::runtime_error("fail to open " + filename);
write(os, v);
}
// 从文件读取信息（跳过标题行）
inline std::vector<Contestant> load(const std::string& filename) {
std::ifstream is(filename);
if (!is)
throw std::runtime_error("fail to open " + filename);
std::string line;
std::getline(is, line); // 跳过标题
std::vector<Contestant> v;
Contestant t;
int seq;
while (is >> seq >> t)
v.push_back(t);
return v;
}
task1.cpp
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <vector>
#include "contestant.hpp"
#include "utils.hpp"
const std::string in_file = "./data.txt";
const std::string out_file = "./ans.txt";
void app() {
std::vector<Contestant> contestants;
try {
contestants = load(in_file);
std::sort(contestants.begin(), contestants.end(), cmp_by_solve);
print(contestants);
save(out_file, contestants);
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << e.what() << '\n';
return;
}
}
int main() {
app();
}
运行结果截图
生成文件截图
回答问题
问题1：流操作与代码复用
观察 print() 与 save() 的实现，均在内部调用 write() ：
（1） write() 的参数类型是 std::ostream& ，它为什么能同时接受 std::cout 和 std::ofstream 对象作为实参？
std::cout 是标准输出流（std::ostream 的派生类实例），std::ofstream 是文件输出流（同样继承自 std::ostream）。C++ 中派生类对象可以隐式转换为基类引用，因此 write() 函数的参数 std::ostream& 能够接受这两种流对象作为实参。这种多态特性使得 write() 可以统一处理不同类型的输出流，实现代码复用。
（2）如果要把结果写到其他设备，只要该设备也提供 std::ostream 接口，还需改动 write() 吗？
不需要改动 write()。
问题2：异常处理与捕获
在代码中找到两处 throw 语句，说明：
（1）什么情况下会抛出异常；
当打开文件失败时（std::ofstream os(filename) 打开失败，os 状态为无效）
当读取文件失败时（std::ifstream is(filename) 打开失败，is 状态为无效）。
（2）异常被谁捕获、做了哪些处理。
在 task1.cpp 的 app() 函数中被 catch (const std::exception& e) 捕获，随后通过 std::cerr 输出错误信息（如 fail to open ./ans.txt）并返回。
同样在 app() 函数中被上述 catch 块捕获，输出错误信息（如 fail to open ./data.txt）并返回。
问题3：替代写法
函数 app 中 std::sort(contestants.begin(), contestants.end(), cmp_by_solve); 参数
cmp_by_solve 换成下面的lambda表达式是否可以？功能、性能、结果是否一致？
可以替换，功能、性能、结果完全一致。
问题4：数据完整性与代码健壮性
把 in_file 改成 "./data_bad.txt" （内含空白行或字段缺失），重新编译运行：
（1）观察运行结果有什么问题？给出测试截图并分析原因。
load() 函数中 while (is >> seq >> t) 依赖流的状态判断是否继续读取。当遇到空白行时，is >> seq 读取失败，流状态变为 fail，循环终止；当字段缺失时，is >> t 会因无法完整读取 Contestant 的 5 个字段而导致流状态异常，同样终止循环。代码未处理此类数据格式错误，导致健壮性不足。
实验任务二
代码
student.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
class Student {
public:
Student() = default;
~Student() = default;
const std::string get_major() const;
int get_grade() const;
friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Student& s);
friend std::istream& operator>>(std::istream& is, Student& s);
private:
int id;
std::string name;
std::string major;
int grade; // 0-100
};
student.cpp
#include "student.hpp"
const std::string Student::get_major() const{
return major;
}
int Student::get_grade() const{
return grade;
}
std::ostream& operator<<(std::ostream& os,const Student& s){
os << s.id << " " << s.name << ' ' << s.major << ' ' << s.grade;
return os;
}
std::istream& operator>>(std::istream& is, Student& s){
is >> s.id >> s.name >> s.major >> s.grade;
return is;
}
stumgr.hpp
#pragma once
#include <string>
#include <vector>
#include "student.hpp"
class StuMgr {
public:
void load(const std::string& file); // 加载数据文件（空格分隔）
void sort(); // 排序: 按专业字典序升序、同专业分数降序
void print() const; // 打印到屏幕
void save(const std::string& file) const; // 保存到文件
private:
void write(std::ostream &os) const; // 把数据写到任意输出流
private:
std::vector<Student> students;
};
task2.cpp
#include <iostream>
#include <limits>
#include <string>
#include "stumgr.hpp"
const std::string in_file = "./data.txt";
const std::string out_file = "./ans.txt";
void menu() {
std::cout << "\n**********简易应用**********\n"
"1. 加载文件\n"
"2. 排序\n"
"3. 打印到屏幕\n"
"4. 保存到文件\n"
"5. 退出\n"
"请选择：";
}
void app() {
StuMgr mgr;
while(true) {
menu();
int choice;
std::cin >> choice;
try {
switch (choice) {
case 1: mgr.load(in_file);
std::cout << "加载成功\n"; break;
case 2: mgr.sort();
std::cout << "排序已完成\n"; break;
case 3: mgr.print();
std::cout << "打印已完成\n"; break;
case 4: mgr.save(out_file);
std::cout << "导出成功\n"; break;
case 5: return;
default: std::cout << "不合法输入\n";
}
}
catch (const std::exception& e) {
std::cout << "Error: " << e.what() << '\n';
}
}
}
int main() {
app();
}
stumgr.cpp
#include "stumgr.hpp"
#include <fstream>
#include <algorithm>
void StuMgr::load(const std::string& file){
std::ifstream is(file);
if(!is.is_open()){
std::cerr << "打开文件失败" << std::endl;
}
std::string header;
std::getline(is, header);
do{
students.emplace_back();
}while(is >> students.back());
students.pop_back();
}
void StuMgr::sort(){
std::sort(students.begin(), students.end(),[](const Student& x, const Student& y){
if(x.get_major() != y.get_major())
return x.get_major() < y.get_major();
else
return x.get_grade() > y.get_grade();
});
}
void StuMgr::print() const {
for(const auto& student : students){
std::cout << student << std::endl;
}
}
void StuMgr::save(const std::string& file) const {
std::ofstream os(file);
if(!os.is_open()){
std::cerr << "打开文件失败" << std::endl;
}
write(os);
os.close();
}
void StuMgr::write(std::ostream &os) const {
for(const auto& student : students){
os << student << std::endl;
}
}
运行结果截图
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