实验三
实验3 类和对象
一、实验目的
- 理解类的组合机制（has-a），能熟练用 C++ 定义与使用组合类
- 理解深复制与浅复制的区别
- 灵活运用标准库（array、vector、string、迭代器、算法库等）解决实际问题
- 面向具体问题，运用面向对象思维设计类（自定义/标准库），合理组合并编程解决
二、实验准备
系统浏览/复习以下内容：
- 类的抽象、设计（教材第4-6章）
- 组合类：适配的问题场景、定义和用法（教材第4章）
- 数据共享、保护（教材第5章）
- 标准库 array 、 vector 、 string 、迭代器、算法库等用法（教材第6章、菜鸟教程、 cppreference）
三、实验内容
1. 实验任务1
说明
验证性实验：组合类的定义和使用。实践、理解代码，回答问题。
组合类抽象现实世界has-a关系。这个任务模拟GUI窗口和按钮组件。覆盖以下内容：
- 组合类定义和使用（注意构造函数写法）
- 数据的共享和保护： const 引用作形参
- 标准库 vector , string
代码组织
- button.hpp Button类定义
- window.hpp Window类定义
- task1.cpp 测试模块、main
代码
button.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
class Button {
public:
Button(const std::string &label_);
const std::string& get_label() const;
void click();
private:
std::string label;
};
Button::Button(const std::string &label_): label{label_} {
}
inline const std::string& Button::get_label() const {
return label;
}
inline void Button::click() {
std::cout << "Button '" << label << "' clicked\n";
}
window.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include "button.hpp"
class Window{
public:
Window(const std::string &title_);
void display() const;
void close();
void add_button(const std::string &label);
void click_button(const std::string &label);
private:
bool has_button(const std::string &label) const;
private:
std::string title;
std::vector<Button> buttons;
};
Window::Window(const std::string &title_): title{title_} {
buttons.push_back(Button("close"));
}
inline void Window::display() const {
std::string s(40, '*');
std::cout << s << std::endl;
std::cout << "window : " << title << std::endl;
int cnt = 0;
for(const auto &button: buttons)
std::cout << ++cnt << ". " << button.get_label() << std::endl;
std::cout << s << std::endl;
}
inline void Window::close() {
std::cout << "close window '" << title << "'" << std::endl;
click_button("close");
}
inline bool Window::has_button(const std::string &label) const {
for(const auto &button: buttons)
if(button.get_label() == label)
return true;
return false;
}
inline void Window::add_button(const std::string &label) {
if(has_button(label))
std::cout << "button " << label << " already exists!\n";
else
buttons.push_back(Button(label));
}
inline void Window::click_button(const std::string &label) {
for(auto &button:buttons)
if(button.get_label() == label) {
button.click();
return;
}
std::cout << "no button: " << label << std::endl;
}
task1.cpp
#include "window.hpp"
#include <iostream>
void test(){
Window w("Demo");
w.add_button("add");
w.add_button("remove");
w.add_button("modify");
w.add_button("add");
w.display();
w.close();
}
int main() {
std::cout << "用组合类模拟简单GUI:\n";
test();
}
编译、运行程序，结合运行结果，理解代码并回答问题：
运行结果
回答问题
问题1：这个范例中， Window 和 Button 是组合关系吗？
答：是组合关系。因为Window存在Button这个成员并直接管理。
问题2： bool has_button(const std::string &label) const; 被设计为私有。 思考并回答：
（1）若将其改为公有接口，有何优点或风险？
（2）设计类时，如何判断一个成员函数应为 public 还是 private？（可从“用户是否需要”、“是否仅为内部实现
细节”、“是否易破坏对象状态”等角度分析。）
答：（1）优点：外部可以直接判断Window对象中有没有某个按钮对象，便于外部确认；缺点：可能暴露内部的实现特征。（2）如果用户需要通过类直接使用某个方法，有这个需求，更方便的，同时又不会破坏类的状态的时候可以采用public；当某个方法涉及直接操作类的属性，并且不希望这个方法被随意调用，或者只在限制条件下使用的时候可以使用private。
问题3： Button 的接口 const std::string& get_label() const; 返回 const std::string& 。对比以下
两种接口设计在性能和安全性方面的差异并精炼陈述。
接口1： const std::string& get_label() const;
接口2： const std::string get_label() const;
答：接口1是返回的引用，接口2则是返回的拷贝对象，性能上接口1要高。但是由于接口1返回的是引用，这就导致了如果原来的对象析构或者其他操作之后破坏了原字符串，这就导致了引用的对象也失效，导致异常行为，而接口2的拷贝对象不受影响，所以安全性方面接口2好些。
问题4：把代码中所有 xx.push_back(Button(xxx)) 改成 xx.emplace_back(xxx) ，观察程序是否正常运
行；查阅资料，回答两种写法的差别。
答：能正常运行。会先创建一个元素，然后将其拷贝或移动到容器中。如果是拷贝操作，之后会自动销毁创建的临时元素。而emplace_back则是直接在容器尾部创建元素，省去了这个中间步骤，性能上emplace_back要稍高，但对于一般类型的数据（比如int, float等，包括string类型）这两者性能差不多。
2. 实验任务2
说明
验证性实验：用标准库模板类vector观察、理解深复制。实践、理解代码，回答问题。
代码
task2.cpp
#include <iostream>
#include <vector>
void test1();
void test2();
void output1(const std::vector<int> &v);
void output2(const std::vector<int> &v);
void output3(const std::vector<std::vector<int>>& v);
int main() {
std::cout << "深复制验证1: 标准库vector<int>\n";
test1();
std::cout << "\n深复制验证2: 标准库vector<int>嵌套使用\n";
test2();
}
void test1() {
std::vector<int> v1(5, 42);
const std::vector<int> v2(v1);
std::cout << "**********拷贝构造后**********\n";
std::cout << "v1: "; output1(v1);
std::cout << "v2: "; output1(v2);
v1.at(0) = -1;
std::cout << "**********修改v1[0]后**********\n";
std::cout << "v1: "; output1(v1);
std::cout << "v2: "; output1(v2);
}
void test2() {
std::vector<std::vector<int>> v1{{1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}};
const std::vector<std::vector<int>> v2(v1);
std::cout << "**********拷贝构造后**********\n";
std::cout << "v1: "; output3(v1);
std::cout << "v2: "; output3(v2);
v1.at(0).push_back(-1);
std::cout << "**********修改v1[0]后**********\n";
std::cout << "v1: \n"; output3(v1);
std::cout << "v2: \n"; output3(v2);
}
// 使用xx.at()+循环输出vector<int>数据项
void output1(const std::vector<int> &v) {
if(v.size() == 0) {
std::cout << '\n';
return;
}
std::cout << v.at(0);
for(auto i = 1; i < v.size(); ++i)
std::cout << ", " << v.at(i);
std::cout << '\n';
}
// 使用迭代器+循环输出vector<int>数据项
void output2(const std::vector<int> &v) {
if(v.size() == 0) {
std::cout << '\n';
return;
}
auto it = v.begin();
std::cout << *it;
for(it = v.begin()+1; it != v.end(); ++it)
std::cout << ", " << *it;
std::cout << '\n';
}
// 使用auto for分行输出vector<vector<int>>数据项
void output3(const std::vector<std::vector<int>>& v) {
if(v.size() == 0) {
std::cout << '\n';
return;
}
for(auto &i: v)
output2(i);
}
编译、运行程序，结合运行结果，理解代码并回答问题：
运行结果
回答问题
问题1：测试模块1中这两行代码分别完成了什么构造？ v1 、 v2 各包含多少个值为 42 的数据项？
答：前者完成了填充构造，第一个参数为数据个数，第二个参数为初始化值（不填默认0或调用默认构造函数），后者完成拷贝构造。都包含5个。
问题2：测试模块2中这两行代码执行后, v1.size() 、 v2.size() 、 v1[0].size() 分别是多少？
答：v1.size() = 2; v2.size() = 2; v1[0].size() = 4;
问题3：测试模块1中，把 v1.at(0) = -1; 写成 v1[0] = -1; 能否实现同等效果？两种用法有何区别？
答：能，at()会执行边界检查，如果越界就抛出out_of_range异常；[]没有任何其他操作，可能越界导致异常行为。
问题4：测试模块2中执行 v1.at(0).push_back(-1); 后
（1） 用以下两行代码，能否输出-1？为什么？
（2）r定义成用 const & 类型接收返回值，在内存使用上有何优势？有何限制？
答：能，因为r是直接引用的v1的第一个元素（vector类型），然后通过at定位到最后一个元素，所以能输出-1。const &能省去一次拷贝/移动，仅绑定到该临时对象，内存使用减少。但是这个值的寿命只延续到完整表达式结束。
问题5：观察程序运行结果，反向分析、推断：
（1） 标准库模板类 vector 的复制构造函数实现的是深复制还是浅复制？
（2） vector<T>::at() 接口思考： 当 v 是 vector<int> 时， v.at(0) 返回值类型是什么？当 v 是 const vector<int> 时， v.at(0) 返回值类型又是什么？据此推断 at() 是否必须提供带 const 修饰的重载版本？
答：（1）修改v1里的值不影响v2里的值，因此是深复制。（2）当v为vector<int>时返回值类型为int&，为const vector<int>时返回值类型为const int&。必须，否则带const的无法调用。
3. 实验任务3
说明
验证性实验：不使用标准库 vector ，自定义简化版 vectorInt 类，深度理解深复制。
-
实现
vectorInt类，支持：- 默认构造
vectorInt() - 指定大小
vectorInt(n) - 指定大小及初值
vectorInt(n, value) - 拷贝构造、析构函数
- 成员函数：
size() 、 at() 、 assign() 、 begin() / end()（含const重载）
- 默认构造
-
编写普通函数：
- output1() ：用 at() 遍历输出
- output2() ：用迭代器遍历输出
-
通过测试模块观察：
- 拷贝构造后修改原对象，副本是否变化
- assign() 后两对象是否完全独立
代码组织：
- vectorInt.hpp vectorInt类定义
- task3.cpp 普通函数、测试模块、main
代码
vectorInt.hpp
#pragma once
#include <iostream>
// 动态int数组对象类
class vectorInt{
public:
vectorInt();
vectorInt(int n_);
vectorInt(int n_, int value);
vectorInt(const vectorInt &vi);
~vectorInt();
int size() const;
int& at(int index);
const int& at(int index) const;
vectorInt& assign(const vectorInt &vi);
int* begin();
int* end();
const int* begin() const;
const int* end() const;
private:
int n; // 当前数据项个数
int *ptr; // 数据区
};
vectorInt::vectorInt():n{0}, ptr{nullptr} { }
vectorInt::vectorInt(int n_): n{n_}, ptr{new int[n]} { }
vectorInt::vectorInt(int n_, int value): n{n_}, ptr{new int[n_]} {
for(auto i = 0; i < n; ++i)
ptr[i] = value;
}
vectorInt::vectorInt(const vectorInt &vi): n{vi.n}, ptr{new int[n]} {
for(auto i = 0; i < n; ++i)
ptr[i] = vi.ptr[i];
}
vectorInt::~vectorInt() {
delete [] ptr;
}
int vectorInt::size() const {
return n;
}
const int& vectorInt::at(int index) const {
if(index < 0 || index >= n) {
std::cerr << "IndexError: index out of range\n";
std::exit(1);
}
return ptr[index];
}
int& vectorInt::at(int index) {
if(index < 0 || index >= n) {
std::cerr << "IndexError: index out of range\n";
std::exit(1);
}
return ptr[index];
}
vectorInt& vectorInt::assign(const vectorInt &vi) {
if(this == &vi)
return *this;
int *ptr_tmp;
ptr_tmp = new int[vi.n];
for(int i = 0; i < vi.n; ++i)
ptr_tmp[i] = vi.ptr[i];
delete[] ptr;
n = vi.n;
ptr = ptr_tmp;
return *this;
}
int* vectorInt::begin() {
return ptr;
}
int* vectorInt::end() {
return ptr+n;
}
const int* vectorInt::begin() const {
return ptr;
}
const int* vectorInt::end() const {
return ptr+n;
}
task3.cpp
#include "vectorInt.hpp"
#include <iostream>
void test1();
void test2();
void output1(const vectorInt &vi);
void output2(const vectorInt &vi);
int main() {
std::cout << "测试1: \n";
test1();
std::cout << "\n测试2: \n";
test2();
}
void test1() {
int n;
std::cout << "Enter n: ";
std::cin >> n;
vectorInt x1(n);
for(auto i = 0; i < n; ++i)
x1.at(i) = (i+1)*10;
std::cout << "x1: "; output1(x1);
vectorInt x2(n, 42);
vectorInt x3(x2);
x2.at(0) = -1;
std::cout << "x2: "; output1(x2);
std::cout << "x3: "; output1(x3);
}
void test2() {
const vectorInt x(5, 42);
vectorInt y;
y.assign(x);
std::cout << "x: "; output2(x);
std::cout << "y: "; output2(y);
}
// 使用xx.at()+循环输出vectorInt对象数据项
void output1(const vectorInt &vi) {
if(vi.size() == 0) {
std::cout << '\n';
return;
}
std::cout << vi.at(0);
for(auto i = 1; i < vi.size(); ++i)
std::cout << ", " << vi.at(i);
std::cout << '\n';
}
// 使用迭代器+循环输出vectorInt对象数据项
void output2(const vectorInt &vi) {
if(vi.size() == 0) {
std::cout << '\n';
return;
}
auto it = vi.begin();
std::cout << *it;
for(it = vi.begin()+1; it != vi.end(); ++it)
std::cout << ", " << *it;
std::cout << '\n';
}
编译、运行程序，结合运行结果，理解代码并回答问题：
运行结果
回答问题
问题1：当前验证性代码中， vectorInt 接口 assign 实现是安全版本。如果把 assign 实现改成版本2，逐条指出版本 2存在的安全隐患和缺陷。（提示：对比两个版本，找出差异化代码，加以分析）
// 版本2
vectorInt& vectorInt::assign(const vectorInt &vi) {
delete[] ptr;
n = vi.n;
ptr = new int[n];
for(int i = 0; i < n; ++i)
ptr[i] = vi.ptr[i];
return *this;
}
答：原代码中首先做一个判断if(this == &vi) return *this;，表示自己给自己赋值就是自己，不需要再重刷一遍。版本2开始就直接delete了数组，如果没有之前的判断，下面赋值的时候就是未定义行为了。原代码额外声明一个数组指针，然后先拷贝值，然后清空ptr，最后将这个指针赋给ptr，避免了直接操作原数组可能导致的异常问题。
问题2：当前验证性代码中，重载接口 at 内部代码完全相同。若把非 const 版本改成如下实现，可消除重复并遵循“最小化接口”原则（未来如需更新接口，只更新const接口，另一个会同步）。
int& vectorInt::at(int index) {
return const_cast<int&>(static_cast<const vectorInt*>(this)->at(index));
}
查阅资料，回答：
（1） static_cast<const vectorInt*>(this) 的作用是什么？转换前后 this 的类型分别是什么？转换目的？
（2） const_cast<int&> 的作用是什么？转换前后的返回类型分别是什么？转换目的？
答：（1）将当前的this指针（vectorInt*）类型强转为带const的类型。转换前this类型是vectorInt*，转换后const vectorInt*。目的是可以直接调用的带const版本的at函数。（2）const_cast<int&>为去除const的属性。转换前是const int&，转换后是int&，目的是去除调用const类型at的返回值类型中的const，从而直接返回普通引用，可以修改。
问题3： vectorInt 类封装了 begin() 和 end() 的const/非const接口。
（1）以下代码片段，分析编译器如何选择重载版本，并总结这两种重载分别适配什么使用场景。
vectorInt v1(5);
const vectorInt v2(5);
auto it1 = v1.begin(); // 调用哪个版本？
auto it2 = v2.begin(); // 调用哪个版本？
（2）拓展思考（选答*）：标准库迭代器本质上是指针的封装。 vectorInt 直接返回原始指针作为迭代器，这种设计让你对迭代器有什么新的理解？
答：(1)有const就用const的版本，没有就用不带const的版本，不带const的版本在需修改容器元素时使用，而带const的版本在仅需读取或容器本身为只读时使用。（2）这里将普通指针封装后也能实现迭代器的效果，可以当作迭代器使用（但不使用特定类型的话不能使用标准库的迭代方法）。
问题4：以下两个构造函数及 assign 接口实现，都包含内存块的赋值和复制操作。使用算法库 <algorithm> 改成如下写法是否可以？回答这3行更新代码的功能。
vectorInt::vectorInt(int n_, int value): n{n_}, ptr{new int[n_]} {
std::fill_n(ptr, n, value); // 更新
}
vectorInt::vectorInt(const vectorInt &vi): n{vi.n}, ptr{new int[n]} {
std::copy_n(vi.ptr, vi.n, ptr); // 更新
}
vectorInt& vectorInt::assign(const vectorInt &vi) {
if(this == &vi)
return *this;
int *ptr_tmp;
ptr_tmp = new int[vi.n];
std::copy_n(vi.ptr, vi.n, ptr_tmp); // 更新
delete[] ptr;
n = vi.n;
ptr = ptr_tmp;
return *this;
}
答：可以。std::fill_n的作用就是直接给一个数组填充值，std::copy_n的作用是拷贝一定数量的元素（不是深拷贝，取决于类型），用起来方便，只是要注意填充/拷贝的范围。
4. 实验任务4
说明
设计性实验：用原始指针实现动态矩阵类 Matrix ，理解资源管理与深复制。
根据给定声明 matrix.hpp ，在 matrix.cpp 中实现类，使其通过 task4.cpp 测试。
要求：
- 连续内存，支持矩阵/方阵构造、深拷贝、元素访问、按行打印；
- 越界或大小不符立即报错并终止；
- 不得修改接口，不得新增公开成员。
代码
matrix.hpp
#pragma once
// 类Matrix声明
class Matrix {
public:
Matrix(int rows_, int cols_, double value = 0); // 构造rows_*cols_矩阵对象, 初值value
Matrix(int rows_, double value = 0); // 构造rows_*rows_方阵对象, 初值value
Matrix(const Matrix &x); // 深复制
~Matrix();
void set(const double *pvalue, int size); // 按行复制pvalue指向的数据，要求
size=rows*cols,否则报错退出
void clear(); // 矩阵对象数据项置0
const double& at(int i, int j) const; // 返回矩阵对象索引(i,j)对应的数据项const引用（越界则报错后退出）
double& at(int i, int j); // 返回矩阵对象索引(i,j)对应的数据项引用（越界则报错后退出）
int rows() const; // 返回矩阵对象行数
int cols() const; // 返回矩阵对象列数
void print() const; // 按行打印数据
private:
int n_rows; // 矩阵对象内元素行数
int n_cols; // 矩阵对象内元素列数
double *ptr; // 数据区
};
matrix.cpp
#include "matrix.hpp"
Matrix::Matrix(int rows_, int cols_, double value)
:n_rows(rows_), n_cols(cols_) {
if (rows_ * cols_ <= 0) {
std::cerr << "不允许的行列大小\n";
exit(0);
}
ptr = new double[rows_ * cols_];
for (int i = 0; i < rows_ * cols_; ++i) {
ptr[i] = value;
}
}
Matrix::Matrix(int rows_, double value)
:n_rows(rows_), n_cols(rows_) {
if (rows_ <= 0) {
std::cerr << "不允许的行列大小\n";
exit(0);
}
ptr = new double[rows_ * rows_];
for (int i = 0; i < rows_ * rows_; ++i) {
ptr[i] = value;
}
}
Matrix::Matrix(const Matrix& x)
:n_rows(x.n_rows), n_cols(x.n_cols)
{
ptr = new double[x.n_rows * x.n_cols];
if (this != &x) {
std::copy(x.ptr, x.ptr + x.n_rows * x.n_cols, this->ptr);
}
}
Matrix::~Matrix(){
delete[] ptr;
}
void Matrix::set(const double* pvalue, int size){
if (!pvalue || size != n_cols * n_rows) {
std::cerr << "尝试传递空指针或错误的大小\n";
exit(0);
}
for (int i = 0; i < n_cols * n_rows; ++i) {
ptr[i] = pvalue[i];
}
}
void Matrix::clear() {
for (int i = 0; i < n_cols * n_rows; ++i) {
ptr[i] = 0.0;
}
}
const double& Matrix::at(int i, int j) const
{
if (i * j < 0 || i * j >= n_rows * n_cols) {
std::cerr << "不允许的索引\n";
exit(0);
}
return ptr[i * n_cols + j];
}
double& Matrix::at(int i, int j)
{
return const_cast<double&>(static_cast<const Matrix*>(this)->at(i, j));
}
int Matrix::rows() const
{
return n_rows;
}
int Matrix::cols() const
{
return n_cols;
}
void Matrix::print() const
{
for (int i = 0; i < n_cols * n_rows; ++i) {
std::cout << ptr[i] << ' ';
if ((i + 1) % n_cols == 0 && i != 0) {
std::cout << '\n';
}
}
}
task4.cpp
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include "matrix.hpp"
void test1();
void test2();
void output(const Matrix &m, int row_index);
int main() {
std::cout << "测试1: \n";
test1();
std::cout << "\n测试2: \n";
test2();
}
void test1() {
double x[1000] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
int n, m;
std::cout << "Enter n and m: ";
std::cin >> n >> m;
Matrix m1(n, m); // 创建矩阵对象m1, 大小n×m
m1.set(x, n*m); // 用一维数组x的值按行为矩阵m1赋值
Matrix m2(m, n); // 创建矩阵对象m2, 大小m×n
m2.set(x, m*n); // 用一维数组x的值按行为矩阵m1赋值
Matrix m3(n); // 创建一个n×n方阵对象
m3.set(x, n*n); // 用一维数组x的值按行为矩阵m3赋值
std::cout << "矩阵对象m1: \n"; m1.print();
std::cout << "矩阵对象m2: \n"; m2.print();
std::cout << "矩阵对象m3: \n"; m3.print();
}
void test2() {
Matrix m1(2, 3, -1);
const Matrix m2(m1);
std::cout << "矩阵对象m1: \n"; m1.print();
std::cout << "矩阵对象m2: \n"; m2.print();
m1.clear();
m1.at(0, 0) = 1;
std::cout << "m1更新后: \n";
std::cout << "矩阵对象m1第0行 "; output(m1, 0);
std::cout << "矩阵对象m2第0行: "; output(m2, 0);
}
// 输出矩阵对象row_index行所有元素
void output(const Matrix &m, int row_index) {
if(row_index < 0 || row_index > m.rows()) {
std::cerr << "IndexError: row index out of range\n";
std::exit(1);
}
std::cout << m.at(row_index, 0);
for(int j = 1; j < m.cols(); ++j)
std::cout << ", " << m.at(row_index, j);
std::cout << '\n';
}
运行结果
额外
指针改为vector类型相比之下更加安全，自动管理内存，性能也差不多。
5. 实验任务5
说明
设计性实验：综合使用类的组合、自定义类、C++标准库实现简化版通讯录，实现联系人增/删/查/显操作。
联系人 Contact 类已封装，通讯录 ContactBook 类接口和测试代码已提供。阅读、理解代码，补足 ContactBook 内部工具函数，使程序能正确运行并符合预期。
-
任务1
实现私有工具
int ContactBook::index(const std::string& name) const;功能：在通讯录中查找指定姓名的联系人 （姓名查找区分大小写）
返回：如找到则返回该联系人在
contacts中的索引，否则，返回-1 -
任务2
-
实现私有工具
void ContactBook::sort(); -
功能：把
contacts按姓名字典序升序排列。 -
约束
-
只在ContactBook.hpp中补足私有工具实现
-
禁止修改其他文件，保持接口与输出格式一致。
代码
contact.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
// 联系人类
class Contact {
public:
Contact(const std::string &name_, const std::string &phone_);
const std::string &get_name() const;
const std::string &get_phone() const;
void display() const;
private:
std::string name; // 必填项
std::string phone; // 必填项
};
Contact::Contact(const std::string &name_, const std::string &phone_):name{name_}, phone{phone_} {
}
const std::string& Contact::get_name() const {
return name;
}
const std::string& Contact::get_phone() const {
return phone;
}
void Contact::display() const {
std::cout << name << ", " << phone;
}
contactBook.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include "contact.hpp"
// 通讯录类
class ContactBook {
public:
void add(const std::string &name, const std::string &phone); // 添加联系人
void remove(const std::string &name); // 移除联系人
void find(const std::string &name) const; // 查找联系人
void display() const; // 显示所有联系人
size_t size() const;
private:
int index(const std::string &name) const; // 返回联系人在contacts内索引，如不存在，返回-1
void sort(); // 按姓名字典序升序排序通讯录
private:
std::vector<Contact> contacts;
};
void ContactBook::add(const std::string &name, const std::string &phone) {
if(index(name) == -1) {
contacts.push_back(Contact(name, phone));
std::cout << name << " add successfully.\n";
sort();
return;
}
std::cout << name << " already exists. fail to add!\n";
}
void ContactBook::remove(const std::string &name) {
int i = index(name);
if(i == -1) {
std::cout << name << " not found, fail to remove!\n";
return;
}
contacts.erase(contacts.begin()+i);
std::cout << name << " remove successfully.\n";
}
void ContactBook::find(const std::string &name) const {
int i = index(name);
if(i == -1) {
std::cout << name << " not found!\n";
return;
}
contacts[i].display();
std::cout << '\n';
}
void ContactBook::display() const {
for(auto &c: contacts) {
c.display();
std::cout << '\n';
}
}
size_t ContactBook::size() const {
return contacts.size();
}
int ContactBook::index(const std::string& name) const
{
for (int i = 0; i < contacts.size(); ++i) {
if (contacts[i].get_name() == name) {
return i;
}
}
return -1;
}
void ContactBook::sort()
{
if (contacts.size() > 0) {
std::sort(contacts.begin(), contacts.end(),
[&](const Contact& f, const Contact& b)->bool {
return f.get_name() < b.get_name();
});
}
}
task5.cpp
#include "contactBook.hpp"
void test() {
ContactBook contactbook;
std::cout << "1. add contacts\n";
contactbook.add("Bob", "18199357253");
contactbook.add("Alice", "17300886371");
contactbook.add("Linda", "18184538072");
contactbook.add("Alice", "17300886371");
std::cout << "\n2. display contacts\n";
std::cout << "There are " << contactbook.size() << " contacts.\n";
contactbook.display();
std::cout << "\n3. find contacts\n";
contactbook.find("Bob");
contactbook.find("David");
std::cout << "\n4. remove contact\n";
contactbook.remove("Bob");
contactbook.remove("David");
}
int main() {
test();
}
运行结果
四、实验结论
实验任务1中了解了组合关系，public/private各自的适用范围，然后是两种类型的返回返回 const string&，零拷贝，但要求调用者必须在使用期内保证原 Button 存活或原string不被破坏。返回 const string，安全，不依赖原对象寿命，对短字符串几乎无性能损失。还有push_back和emplace_back的适用范围，后者直接在容器内构造，省去一次移动构造，代码更简洁。
实验任务2熟悉了vector的相关使用。
实验任务3主要了解了更安全的成员属性的处理方式，以及const_cast 和static_cast配合const使用避免重复，此外了解了std::fill_n(ptr, n, value) / std::copy_n(src, n, dst) 可安全替代手写循环，功能相同，代码更短且易优化。
实验任务4中通过前几个实验能获得资源管理与深拷贝的一些启发，应用到实际开发中，此外对某些属性可考虑使用标准库里更安全的某些对象来代替，比如普通数组可以使用vector。
实验任务5中如果要升级这个类的功能，对于新增功能最好不要破坏原来已经封装好的方法，对于需要使用类中属性的方法，最好定义为成员函数或友元函数，通用方法也可使用static定义在类中，而如果不需要直接操作成员属性的情况下可以考虑使用非成员函数。
浙公网安备 33010602011771号