实验3

实验三：

实验任务1

源代码：

button.hpp

 1 #pragma once
 2 
 3 #include <iostream>
 4 #include <string>
 5 
 6 class Button {
 7 public:
 8     Button(const std::string &label_);
 9     const std::string& get_label() const;
10     void click();
11 
12 private:
13     std::string label;
14 };
15 
16 Button::Button(const std::string &label_): label{label_} {
17 }
18 
19 inline const std::string& Button::get_label() const {
20     return label;
21 }
22 
23 inline void Button::click() {
24     std::cout << "Button '" << label << "' clicked\n";
25 }

task1

 1 #include "window.hpp"
 2 #include <iostream>
 3 
 4 void test(){
 5     Window w("Demo");
 6     w.add_button("add");
 7     w.add_button("remove");
 8     w.add_button("modify");
 9     w.add_button("add");
10     w.display();
11     w.close();
12 }
13 
14 int main() {
15     std::cout << "用组合类模拟简单GUI:\n";
16     test();
17 }

window.hpp

 1 #pragma once
 2 
 3 #include <iostream>
 4 #include <vector>
 5 #include <algorithm>
 6 #include "button.hpp"
 7 
 8 // 窗口类
 9 class Window{
10 public:
11     Window(const std::string &title_);
12     void display() const;
13     void close();
14     void add_button(const std::string &label);
15     void click_button(const std::string &label);
16 
17 private:
18     bool has_button(const std::string &label) const;
19 
20 private:
21     std::string title;
22     std::vector<Button> buttons;
23 };
24 
25 Window::Window(const std::string &title_): title{title_} {
26     buttons.push_back(Button("close"));
27 }
28 
29 inline void Window::display() const {
30     std::string s(40, '*');
31     std::cout << s << std::endl;
32     std::cout << "window : " << title << std::endl;
33     int cnt = 0;
34     for(const auto &button: buttons)
35         std::cout << ++cnt << ". " << button.get_label() << std::endl;
36     std::cout << s << std::endl;
37 }
38 
39 inline void Window::close() {
40     std::cout << "close window '" << title << "'" << std::endl;
41     click_button("close");
42 }
43 
44 inline bool Window::has_button(const std::string &label) const {
45     for(const auto &button: buttons)
46         if(button.get_label() == label)
47             return true;
48     
49     return false;
50 }
51 
52 inline void Window::add_button(const std::string &label) {
53     if(has_button(label))
54         std::cout << "button " << label << " already exists!\n";
55     else
56         buttons.push_back(Button(label));
57 }
58 
59 inline void Window::click_button(const std::string &label) {
60     for(auto &button:buttons)
61         if(button.get_label() == label) {
62             button.click();
63             return;
64         }
65             
66     std::cout << "no button: " << label << std::endl;
67 }

运行结果：

image

 问题回答：

  • 问题1：这个范例中， Window 和 Button 是组合关系吗？

是组合关系，因为 Window 中的 vecto r<Button> 直接存储Button对象。

  • 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。）
（1）优点：满足了用户查询按钮的需求，增加了类的灵活性；缺点：破坏了封装，暴露了类内部的实现，并且在多线程环境下容易发生判断失效的问题。
（2）是否是用户必需的对外功能（若是，则用public）；是否属于类的内部的实现细节（若是，则使用private）；是否可能破坏对象状态，修改了成员函数。
  • 问题3： Button 的接口 const std::string& get_label() const; 返回 const std::string& 。简
　　要说明以下两种接口设计在性能和安全性方面的差异。
　　接口1： const std::string& get_label() const;
　　接口2： const std::string get_label() const;
二者的区别是是否有&返回引用符，接口1在性能方面，直接返回成员变量的 const 引用，无字符串拷贝的开销，在长字符串或高频调用时优势显著；安全性方面，const 引用禁止外部修改 label 成员，且引用生命周期与对象相同，状态相对更安全。
  • 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。
能够正常运行，它们的差异在于xx.push_back(Button(xxx))先临时生成了Button对象，然后复制到了容器当中， xx.emplace_back(xxx)直接在容器内存中构造 Button对象，通过原地构造减少了内存的开销。
 

实验任务2

源代码：

task2.cpp

 1 #include <iostream>
 2 #include <vector>
 3 
 4 void test1();
 5 void test2();
 6 void output1(const std::vector<int> &v);
 7 void output2(const std::vector<int> &v);
 8 void output3(const std::vector<std::vector<int>>& v);
 9 
10 int main() {
11     std::cout << "深复制验证1: 标准库vector<int>\n";
12     test1();
13 
14     std::cout << "\n深复制验证2: 标准库vector<int>嵌套使用\n";
15     test2();
16 }
17 
18 void test1() {
19     std::vector<int> v1(5, 42);
20     const std::vector<int> v2(v1);
21 
22     std::cout << "**********拷贝构造后**********\n";
23     std::cout << "v1: "; output1(v1);
24     std::cout << "v2: "; output1(v2);
25     
26     v1.at(0) = -1;
27 
28     std::cout << "**********修改v1[0]后**********\n";
29     std::cout << "v1: "; output1(v1);
30     std::cout << "v2: "; output1(v2); 
31 }
32 
33 void test2() {
34     std::vector<std::vector<int>> v1{{1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}};
35     const std::vector<std::vector<int>> v2(v1);
36 
37     std::cout << "**********拷贝构造后**********\n";
38     std::cout << "v1: "; output3(v1);
39     std::cout << "v2: "; output3(v2);
40 
41     v1.at(0).push_back(-1);
42 
43     std::cout << "**********修改v1[0]后**********\n";
44     std::cout << "v1: \n";  output3(v1);
45     std::cout << "v2: \n";  output3(v2);
46 }
47 
48 // 使用xx.at()+循环输出vector<int>数据项
49 void output1(const std::vector<int> &v) {
50     if(v.size() == 0) {
51         std::cout << '\n';
52         return;
53     }
54     
55     std::cout << v.at(0);
56     for(auto i = 1; i < v.size(); ++i)
57         std::cout << ", " << v.at(i);
58     std::cout << '\n';  
59 }
60 
61 // 使用迭代器+循环输出vector<int>数据项
62 void output2(const std::vector<int> &v) {
63     if(v.size() == 0) {
64         std::cout << '\n';
65         return;
66     }
67     
68     auto it = v.begin();
69     std::cout << *it;
70 
71     for(it = v.begin()+1; it != v.end(); ++it)
72         std::cout << ", " << *it;
73     std::cout << '\n';
74 }
75 
76 // 使用auto for分行输出vector<vector<int>>数据项
77 void output3(const std::vector<std::vector<int>>& v) {
78     if(v.size() == 0) {
79         std::cout << '\n';
80         return;
81     }
82 
83     for(auto &i: v)
84         output2(i);
85 }

运行结果：

image

问题回答：

  • 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？
std::vector<int> v1(5, 42)：创建了包含n个元素的 vector，包含5个值为42的数据项。
const std::vector<int> v2(v1)：调用vector的拷贝构造函数 vector(const vector& other)，创建了一个新 vector，其内容复制了 vector（v1），并且由于const保护，v2中值不可修改，包含5个值为42的数据项。
  • 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？
v1.size()为2，v2.size()拷贝了v1的内容，因此也为2，v1[0]是第一个子 vector，元素为{1,2,3}，有3个元素，故v1[0].size()为3。
  • 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？
能够实现；区别：v1.at(0)在索引越界时抛出std::out_of_range异常，起到了边界检查的功能，而v1[0]没有这个功能。
  • 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？
 
（1）能；v1.at(0)返回v1第一个子vector的非const引用，r作为引用直接绑定到该子vector，执行v1.at(0).push_back(-1)后。该子vector的元素变为{1,2,3,-1}，size从3变为4，r.size()-1是子 vector 的最后一个元素索引（3），r.at(3)直接访问该元素，即-1，最终输出-1。
（2）优势：可以避免不必要的拷贝，无需额外分配内存，在const std::vector<int>& r = v1.at(0)中，r是引用，直接绑定到v1的子vector，不创建新的vector对象，节约内存开销。
限制：const引用是 “只读绑定”，可以保护数据不被修改，但是也无法通过r修改所绑定的子vector。
  • 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？
 
（1）深复制：拷贝构造v2后，修改v1[0] = -1，v2的元素仍为42，v1[0].push_back(-1)修改子vector，v2[0]的元素仍为{1,2,3}。
（2）当v是vector<int>时：v.at(0)返回 int&，支持通过返回值修改vector的元素，当v是const vector<int>（const）时：v.at(0)返回 const int&，禁止通过返回值修改元素；必须提供 const 修饰的重载版本，因为若仅提供 const 版本（const int& at(size_type pos) const），非 const vector 调用at()后无法修改元素，若只有非const版本的at()（int& at(size_type pos)），const vector 调用at()时会编译报错。
 

实验任务3

源代码：

task3

 1 #include "vectorInt.hpp"
 2 #include <iostream>
 3 
 4 void test1();
 5 void test2();
 6 void output1(const vectorInt &vi);
 7 void output2(const vectorInt &vi);
 8 
 9 int main() {
10     std::cout << "测试1: \n";
11     test1();
12 
13     std::cout << "\n测试2: \n";
14     test2();
15 }
16 
17 void test1() {
18     int n;
19     std::cout << "Enter n: ";
20     std::cin >> n;
21 
22     vectorInt x1(n);
23     for(auto i = 0; i < n; ++i)
24         x1.at(i) = (i+1)*10;
25     std::cout << "x1: ";  output1(x1);
26 
27     vectorInt x2(n, 42);
28     vectorInt x3(x2);
29     x2.at(0) = -1;
30     std::cout << "x2: ";  output1(x2);
31     std::cout << "x3: ";  output1(x3);
32 }
33 
34 void test2() {
35     const vectorInt  x(5, 42);
36     vectorInt y;
37 
38     y.assign(x);
39 
40     std::cout << "x: ";  output2(x);
41     std::cout << "y: ";  output2(y);
42 }
43 
44 // 使用xx.at()+循环输出vectorInt对象数据项
45 void output1(const vectorInt &vi) {
46     if(vi.size() == 0) {
47         std::cout << '\n';
48         return;
49     }
50         
51     std::cout << vi.at(0);
52     for(auto i = 1; i < vi.size(); ++i)
53         std::cout << ", " << vi.at(i);
54     std::cout << '\n';
55 }
56 
57 // 使用迭代器+循环输出vectorInt对象数据项
58 void output2(const vectorInt &vi) {
59     if(vi.size() == 0) {
60         std::cout << '\n';
61         return;
62     }
63     
64     auto it = vi.begin();
65     std::cout << *it;
66 
67     for(it = vi.begin()+1; it != vi.end(); ++it)
68         std::cout << ", " << *it;
69     std::cout << '\n';
70 }

vectorInt.hpp

  1 #pragma once
  2 
  3 #include <iostream>
  4 
  5 // 动态int数组对象类
  6 class vectorInt{
  7 public:
  8     vectorInt();
  9     vectorInt(int n_);
 10     vectorInt(int n_, int value);
 11     vectorInt(const vectorInt &vi);
 12     ~vectorInt();
 13     
 14     int size() const;
 15     int& at(int index);
 16     const int& at(int index) const;
 17     vectorInt& assign(const vectorInt &vi);
 18 
 19     int* begin();
 20     int* end();
 21     const int* begin() const;
 22     const int* end() const;
 23 
 24 private:
 25     int n;     // 当前数据项个数
 26     int *ptr;  // 数据区
 27 };
 28 
 29 vectorInt::vectorInt():n{0}, ptr{nullptr} {
 30 }
 31 
 32 vectorInt::vectorInt(int n_): n{n_}, ptr{new int[n]} {
 33 }
 34 
 35 vectorInt::vectorInt(int n_, int value): n{n_}, ptr{new int[n_]} {
 36     for(auto i = 0; i < n; ++i)
 37         ptr[i] = value;
 38 }
 39 
 40 vectorInt::vectorInt(const vectorInt &vi): n{vi.n}, ptr{new int[n]} {
 41     for(auto i = 0; i < n; ++i)
 42         ptr[i] = vi.ptr[i];
 43 }
 44 
 45 vectorInt::~vectorInt() {
 46     delete [] ptr;
 47 }
 48 
 49 int vectorInt::size() const {
 50     return n;
 51 }
 52 
 53 const int& vectorInt::at(int index) const {
 54     if(index < 0 || index >= n) {
 55         std::cerr << "IndexError: index out of range\n";
 56         std::exit(1);
 57     }
 58 
 59     return ptr[index];
 60 }
 61 
 62 int& vectorInt::at(int index) {
 63     if(index < 0 || index >= n) {
 64         std::cerr << "IndexError: index out of range\n";
 65         std::exit(1);
 66     }
 67 
 68     return ptr[index];
 69 }
 70 
 71 vectorInt& vectorInt::assign(const vectorInt &vi) { 
 72     if(this == &vi) 
 73         return *this;
 74 
 75     int *ptr_tmp;
 76     ptr_tmp = new int[vi.n];
 77     for(int i = 0; i < vi.n; ++i)
 78         ptr_tmp[i] = vi.ptr[i];
 79     
 80     delete[] ptr;
 81     n = vi.n;
 82     ptr = ptr_tmp;
 83     return *this;
 84 }
 85 
 86 int* vectorInt::begin() {
 87     return ptr;
 88 }
 89 
 90 int* vectorInt::end() {
 91     return ptr+n;
 92 }
 93 
 94 const int* vectorInt::begin() const {
 95     return ptr;
 96 }
 97 
 98 const int* vectorInt::end() const {
 99     return ptr+n;
100 }

运行结果：

image

 问题回答：

  • 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）
自赋值时，先删除旧内存导致vi.ptr悬空，复制数据的时候会出现未定义的问题；其次，新内存分配失败的时候，旧内存已经释放，对象处于无效的状态；并且如果先更新n再分配内存，若vi.n非法，则会导致new内存无效。
  • 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）。
　　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？
（1）作用：将当前非 const 对象的指针，强制转换为 const 对象的指针，从而可以让 const 版本的 at 成员函数被调用；转换前：vectorInt*；转换后：const vectorInt*

（2）去除返回值的 const 限制：因为非 const 的 at 函数需要返回可修改的元素引用，而 const 版本的 at 返回的 const int&是不可以修改的，因此通过 const_cast 解除 const 限制。

转换前：const int&；转换后：int&

  • 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。
　　（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？
（1）第4行auto it1 = v1.begin()：调用非const版本 int* begin()：允许通过迭代器修改元素；第5行auto it2 = v2.begin()：调用const版本const int* begin() const：禁止通过迭代器修改元素。
（2）迭代器本质是容器元素的访问工具，指针天然满足连续内存容器的遍历需求，是简洁高效的迭代器实现，核心是提供解引用、递增等操作。
 
  • 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/复制操作。使用算法库
　　<algorithm> 改写是否可以？回答这3行更新代码的功能。
更新1std::fill_n(ptr, n, value)：给ptr指向的连续n个int 类型内存单元赋值为 value，与原for循环 ptr[i] = value完全等价。
更新2std::copy_n(vi.ptr, vi.n, ptr)：从源地址vi.pt 开始，复制连续vi.n个int 元素到目标地址ptr，与原for循环 ptr[i] = vi.ptr[i] 完全等价。
更新3std::copy_n(vi.ptr, vi.n, ptr_tmp)：与更新2一致，从vi.ptr复制vi.n个int 元素到临时指针ptr_tmp指向的内存。
 

实验任务4

源代码：

matrix.hpp

 1 #pragma once
 2 
 3 #include <iostream>
 4 #include <algorithm>
 5 #include <cstdlib>
 6 
 7 // 类Matrix声明
 8 class Matrix {
 9 public:
10     Matrix(int rows_, int cols_, double value = 0); // 构造rows_*cols_矩阵对象, 初值value
11     Matrix(int rows_, double value = 0);    // 构造rows_*rows_方阵对象, 初值value
12     Matrix(const Matrix &x);    // 深复制
13     ~Matrix();
14 
15     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
16     void clear();   // 矩阵对象数据项置0
17     
18     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）
19     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）
20     
21     int rows() const;   // 返回矩阵对象行数
22     int cols() const;   // 返回矩阵对象列数
23 
24     void print() const;   // 按行打印数据
25 
26 private:
27     int n_rows;      // 矩阵对象内元素行数
28     int n_cols;       // 矩阵对象内元素列数
29     double *ptr;    // 数据区
30 };

task4.cpp

 1 #include <iostream>
 2 #include <cstdlib>
 3 #include "matrix.hpp"
 4 
 5 void test1();
 6 void test2();
 7 void output(const Matrix &m, int row_index);
 8 
 9 int main() {
10     std::cout << "测试1: \n";
11     test1();
12 
13     std::cout << "\n测试2: \n";
14     test2();
15 }
16 
17 void test1() {
18     double x[1000] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
19 
20     int n, m;
21     std::cout << "Enter n and m: ";
22     std::cin >> n >> m;
23 
24     Matrix m1(n, m);    // 创建矩阵对象m1, 大小n×m
25     m1.set(x, n*m);     // 用一维数组x的值按行为矩阵m1赋值
26 
27     Matrix m2(m, n);    // 创建矩阵对象m2, 大小m×n
28     m2.set(x, m*n);     // 用一维数组x的值按行为矩阵m1赋值
29 
30     Matrix m3(n);       // 创建一个n×n方阵对象
31     m3.set(x, n*n);     // 用一维数组x的值按行为矩阵m3赋值
32 
33     std::cout << "矩阵对象m1: \n";   m1.print();
34     std::cout << "矩阵对象m2: \n";   m2.print();
35     std::cout << "矩阵对象m3: \n";   m3.print();
36 }
37 
38 void test2() {
39     Matrix m1(2, 3, -1);
40     const Matrix m2(m1);
41     
42     std::cout << "矩阵对象m1: \n";   m1.print();
43     std::cout << "矩阵对象m2: \n";   m2.print();
44 
45     m1.clear();
46     m1.at(0, 0) = 1;
47 
48     std::cout << "m1更新后: \n";
49     std::cout << "矩阵对象m1第0行 "; output(m1, 0);
50     std::cout << "矩阵对象m2第0行: "; output(m2, 0);
51 }
52 
53 // 输出矩阵对象row_index行所有元素
54 void output(const Matrix &m, int row_index) {
55     if(row_index < 0 || row_index >= m.rows()) {
56         std::cerr << "IndexError: row index out of range\n";
57         exit(1);
58     }
59 
60     std::cout << m.at(row_index, 0);
61     for(int j = 1; j < m.cols(); ++j)
62         std::cout << ", " << m.at(row_index, j);
63     std::cout << '\n';
64 }

matrix.cpp

 1 #include "matrix.hpp"
 2 #include <algorithm>  
 3 
 4 Matrix::Matrix(int rows_, int cols_, double value) {
 5     if (rows_ <= 0 || cols_ <= 0) {
 6         std::cerr << "Error: Invalid matrix size (" << rows_ << " × " << cols_ << ")" << std::endl;
 7         exit(1);
 8     }
 9     n_rows = rows_;
10     n_cols = cols_;
11     ptr = new double[n_rows * n_cols];
12     std::fill(ptr, ptr + n_rows * n_cols, value);
13 }
14 
15 Matrix::Matrix(int rows_, double value) : Matrix(rows_, rows_, value) {}
16 
17 Matrix::Matrix(const Matrix& x) {
18     n_rows = x.n_rows;
19     n_cols = x.n_cols;
20     ptr = new double[n_rows * n_cols];
21     std::copy(x.ptr, x.ptr + n_rows * n_cols, ptr);
22 }
23 
24 Matrix::~Matrix() {
25     delete[] ptr;  
26 }
27 
28 void Matrix::set(const double* pvalue, int size) {
29     if (size != n_rows * n_cols) {
30         std::cerr << "Error: Set size mismatch! Expected " << n_rows * n_cols
31             << ", got " << size << std::endl;
32         exit(1);
33     }
34     if (pvalue == nullptr) {
35         std::cerr << "Error: Null pointer in Matrix::set()" << std::endl;
36         exit(1);
37     }
38     std::copy(pvalue, pvalue + size, ptr);
39 }
40 
41 void Matrix::clear() {
42     std::fill(ptr, ptr + n_rows * n_cols, 0.0);
43 }
44 
45 double& Matrix::at(int i, int j) {
46     if (i < 0 || i >= n_rows) {
47         std::cerr << "IndexError: Row " << i << " out of range (0~" << n_rows - 1 << ")" << std::endl;
48         exit(1);
49     }
50     if (j < 0 || j >= n_cols) {
51         std::cerr << "IndexError: Column " << j << " out of range (0~" << n_cols - 1 << ")" << std::endl;
52         exit(1);
53     }
54     return ptr[i * n_cols + j];
55 }
56 
57 const double& Matrix::at(int i, int j) const {
58     if (i < 0 || i >= n_rows || j < 0 || j >= n_cols) {
59         std::cerr << "IndexError: (" << i << "," << j << ") out of range (" << n_rows << "×" << n_cols << ")" << std::endl;
60         exit(1);
61     }
62     return ptr[i * n_cols + j];
63 }
64 
65 
66 int Matrix::rows() const {
67     return n_rows;
68 }
69 
70 
71 int Matrix::cols() const {
72     return n_cols;
73 }
74 
75 void Matrix::print() const {
76     for (int i = 0; i < n_rows; ++i) {
77         
78         for (int j = 0; j < n_cols; ++j) {
79             if (j != 0) {
80                 std::cout << ",";
81             }
82             std::cout << ptr[i * n_cols + j];
83         }
84         std::cout << std::endl;
85     }
86 }

运行结果：

image

 

实验任务5

源代码：

contact.hpp

 1 #pragma once
 2 
 3 #include <iostream>
 4 #include <string>
 5 
 6 // 联系人类
 7 class Contact {
 8 public:
 9     Contact(const std::string &name_, const std::string &phone_);
10 
11     const std::string &get_name() const;
12     const std::string &get_phone() const;
13     void display() const;
14 
15 private:
16    std::string name;    // 必填项
17    std::string phone;   // 必填项
18 };
19 
20 Contact::Contact(const std::string &name_, const std::string &phone_):name{name_}, phone{phone_} {
21 }
22 
23 const std::string& Contact::get_name() const {
24     return name;
25 }
26 
27 const std::string& Contact::get_phone() const {
28     return phone;
29 }
30 
31 void Contact::display() const {
32     std::cout << name << ", " << phone;
33 }

contactBook.hpp

 1 # pragma  once
 2 
 3 #include <iostream>
 4 #include <string>
 5 #include <vector>
 6 #include <algorithm>
 7 #include "contact.hpp"
 8 
 9 // 通讯录类
10 class ContactBook {
11 public:
12     void add(const std::string &name, const std::string &phone); // 添加联系人
13     void remove(const std::string &name); // 移除联系人
14     void find(const std::string &name) const; // 查找联系人
15     void display() const; // 显示所有联系人
16     size_t size() const;
17     
18 private:
19     int index(const std::string &name) const;  // 返回联系人在contacts内索引，如不存在，返回-1
20     void sort(); // 按姓名字典序升序排序通讯录
21 
22 private:
23     std::vector<Contact> contacts;
24 };
25 
26 void ContactBook::add(const std::string &name, const std::string &phone) {
27     if(index(name) == -1) {
28         contacts.push_back(Contact(name, phone));
29         std::cout << name << " add successfully.\n";
30         sort();
31         return;
32     }
33 
34     std::cout << name << " already exists. fail to add!\n"; 
35 }
36 
37 void ContactBook::remove(const std::string &name) {
38     int i = index(name);
39 
40     if(i == -1) {
41         std::cout << name << " not found, fail to remove!\n";
42         return;
43     }
44 
45     contacts.erase(contacts.begin()+i);
46     std::cout << name << " remove successfully.\n";
47 }
48 
49 void ContactBook::find(const std::string &name) const {
50     int i = index(name);
51 
52     if(i == -1) {
53         std::cout << name << " not found!\n";
54         return;
55     }
56 
57     contacts[i].display(); 
58     std::cout << '\n';
59 }
60 
61 void ContactBook::display() const {
62     for(auto &c: contacts) {
63         c.display(); 
64         std::cout << '\n';
65     }
66 }
67 
68 size_t ContactBook::size() const {
69     return contacts.size();
70 }
71 
72 
73 int ContactBook::index(const std::string& name) const {
74     for (size_t i = 0; i < contacts.size(); ++i) {
75         if (contacts[i].get_name() == name) {
76             return static_cast<int>(i); 
77         }
78     }
79     return -1; 
80 }
81 
82 void ContactBook::sort() {
83     std::sort(contacts.begin(), contacts.end(),
84         [](const Contact& a, const Contact& b) {
85             return a.get_name() < b.get_name(); 
86         }
87     );
88 }

task5.cpp

 1 #include "contactBook.hpp"
 2 
 3 void test() {
 4     ContactBook contactbook;
 5 
 6     std::cout << "1. add contacts\n";
 7     contactbook.add("Bob", "18199357253");
 8     contactbook.add("Alice", "17300886371");
 9     contactbook.add("Linda", "18184538072");
10     contactbook.add("Alice", "17300886371");
11 
12     std::cout << "\n2. display contacts\n";
13     std::cout << "There are " << contactbook.size() << " contacts.\n";
14     contactbook.display();
15 
16     std::cout << "\n3. find contacts\n";
17     contactbook.find("Bob");
18     contactbook.find("David");
19 
20     std::cout << "\n4. remove contact\n";
21     contactbook.remove("Bob");
22     contactbook.remove("David");
23 }
24 
25 int main() {
26     test();
27 }

运行结果：

image

 

实验总结

这次实验让我掌握了 C++ 中组合类的定义与使用方法，能以面向对象思维设计类结构，同时明确了深复制与浅复制的核心区别，即深复制会拷贝动态资源，而浅复制仅拷贝指针，这帮助我规避了潜在的内存错误，也逐渐学会运用 vector、string 等标准库结合迭代器解决实际编程问题。实际编码里，浅复制的内存风险比预期更难发现，而标准库的封装大幅提升了开发效率。

 

posted @ 2025-11-25 22:12  景思翰  阅读(0)  评论(0)    收藏  举报