Лабораторная работа №8

Типы данных, определённые программистом

Цель работы: Получение навыков в создании новых типов данных и определении множества операций над ними.

 

Домашнее задание.

Изучить материал по темам: конструкторы, деструкторы и доступность компонентов класса; компонентные данные и компонентные функции; друзья классов; расширение действия стандартных операций; шаблоны классов.

 

Лабораторное задание

1. Набрать и отладить программу №1

//Программа №1

#include "stdafx.h" //pch.h

#include <string.h>

#include <iostream>

#include <MATH.H>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

using namespace std;

 

//                                                    class Matr

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

class Matr

{

  long line;

  long col;

  T ** matr;

 

public:

  virtual ~Matr();             //Деструктор

  Matr(long l, long c);    // Конструктор

  Matr():line(0), col(0), matr(NULL) {} //Конструктор по умолчанию

      

  T *        operator[](long i) { return matr[i]; }

  template <class T>

  friend Matr<T> operator*(Matr<T>& A, Matr<T>& B);

      

  template <class T>

  friend Matr<T> operator*(double K, const Matr<T>& A);

  Matr<T>    operator+(const Matr<T>& A);

  Matr<T>    operator-(const Matr<T> A);

  void display();

  //семантика копирования

  Matr(const Matr<T>& A);              //Конструктор копии

  const Matr<T>& operator=(const Matr<T>& A);

  //семантика перемещения

  Matr(Matr<T>&& A);             //Конструктор переноса

  const Matr<T>& operator=(Matr<T>&& A);

};

//

//-----------------------------------------------------------------

template <class T>

const Matr<T>& Matr<T>::operator=(Matr<T>&& A)

{

  std::swap(matr, A.matr);

  std::swap(line, A.line);

  std::swap(col, A.col);

// cout << " \n operator perenos =";

  return *this;

}

//                                           Matr<T>::Matr()

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

Matr<T>::Matr(Matr<T>&& A): matr(A.matr), line(A.line),col(A.col)

{

  A.matr = nullptr;

  A.line = 0;

  A.col = 0;

// cout << "\n Konstr perenos";

}

 

 

//                                           Matr<T>::Matr()

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

Matr<T>::Matr(long l1, long col1)

{

  line = l1;

  col = col1;

  matr = new T*[line];

  if (matr == NULL) cout << "Out of memory";

  for (int i = 0; i < line; i++) {

         matr[i] = new T[col];

         if (matr[i] == NULL) cout << "Out of memory";

  }

// cout << "\n konstructor matr =" <<(unsigned long)matr;

}

//                             Matr<T>::Matr(Matr<T>& A)

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

Matr<T>::Matr(const Matr<T>& A):line(A.line), col(A.col)

{

 

  matr = new T*[line];

  if (matr == NULL) cout << "Out of memory";

  for (int i = 0; i < line; i++) {

         matr[i] = new T[col];

         if (matr[i] == NULL) cout << "Out of memory";

  }

  for (long j = 0; j<line; j++) {

         for (int i = 0; i<col; i++) {

                matr[j][i] = A.matr[j][i];

         }

  }

// std::cout << "\n konstr copy matr = "<<(unsigned long)matr;

}

//                                          Matr<T>::~Matr()

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

Matr<T>::~Matr()

{

  for (int i = 0; i < line; i++) delete matr[i];

  delete matr;

// cout << "\n Destructor matr = "<<(unsigned long) matr;

}

//                            void display(const Matr<T>& A)

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

void Matr<T>::display() {

  cout << "\n";

  for (int i = 0; i<line;i++) {

         cout << "\n";

         for (int j = 0; j < col; j++)

                cout << matr[i][j] << "\t";

  }

}

//                                      Matr<T>::operator*()

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

Matr<T> operator*(Matr<T>& A, Matr<T>& B)

{

  if (!(A.col == B.line)) cout << "\n A*B A.col!= B.line";

  Matr<T> arMatr(A.line, B.col);

  long l1 = A.line;

  long col1 = A.col;

  long col2 = B.col;

  for (long i = 0; i < l1; i++) {

         for (long j = 0; j < col2; j++) {

                arMatr[i][j] = 0;

                for (long k = 0; k < col1; k++) {

                      arMatr[i][j] += A[i][k] * B[k][j];

                }

         }

  }

  return arMatr;

}

//                                             Matr::operator=()

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

const Matr<T>& Matr<T>::operator=(const Matr<T>& A)

{

  if (this == &A) return *this;

  line = A.line;

  col = A.col;

  for (long i = 0; i<A.line; i++) {

         for (long j = 0; j<A.col; j++) {

                matr[i][j] = A.matr[i][j];

         }

  }

// cout << "\n operator =";

  return *this;

}

//                                      Matr<T>::operator*()

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

Matr<T> operator*(double K, const Matr<T>& A)

{

  Matr<T> M(A.line, A.col);

  for (long i = 0; i<A.line; i++) {

         for (long j = 0; j<A.col; j++) {

                M.matr[i][j] = K * A.matr[i][j];

         }

  }

  return M;

}

 

//                                      Matr<T>::operator+()

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

Matr<T> Matr<T>::operator+(const Matr<T>& B)

{

  if (this->line!= B.line || this->col!= B.col) {

         cout << "\n A!= B";

         Matr<T> M(0, 0);

         return M;

  }

  Matr<T> M(B.line, B.col);

  for (long i = 0; i<B.line; i++) {

         for (long j = 0; j<B.col; j++) {

                M.matr[i][j] = this->matr[i][j] + B.matr[i][j];

         }

  }

  return M;

}

 

 

//                                      Matr<T>::operator-()

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

Matr<T> Matr<T>::operator-(const Matr<T> A)

{

  if (line!= A.line) {

         cout << "\n - no A.line = B.line";

         Matr<T> M(0, 0);

         return M;

  }

  if (col!= A.col) {

         cout << "\n - no A.line = B.line";

         Matr<T> M(0, 0);

         return M;

  }

  Matr<T> M(A.line, A.col);

  for (long i = 0; i<A.line; i++) {

         for (long j = 0; j<A.col; j++) {

                M.matr[i][j] = matr[i][j] - A.matr[i][j];

         }

  }

  return M;

}

//                                                  TMatr()

//-------------------------------------------------------------------

template <class T>

Matr<T> TMatr(Matr<T>& M) {

  Matr<T> TM(M.col, M.line);

  for (int i = 0; i < M.line; i++)

         for (int j = 0; j < M.col; j++)

                TM[j][i] = M[i][j];

  return TM;

}

 

void main() {

  Matr<double> A(2, 2), B(2, 2);

  A[0][0] = A[0][1] = A[1][0] = A[1][1] = 1;

  B[0][0] = B[0][1] = B[1][0] = B[1][1] = 2;

  A.display();

  B.display();

  B = (2.5*A - A + B)*B;

  B.display();

  B = A;

  B.display();

  getchar();

}

2. В каждую компонентную функцию вставить строку программы, печатающую, что именно эта компонентная функция вызвана. (В конструктор, например, вставить строку cout<<"\n Это конструктор.";) и объяснить последовательность вызовов компонентных функций при выполнении main().

3. До определить множество операций над матрицами, т.е. написать компонентные функции, реализующие операции ==,!=, >, <, A * const, cout<<A. Считать, что матрица А > матрицы В, если max |a_ij |> max |b_ij|; i = 1,…,N; j = 1, …, M.

4. Определить новый тип данных, комплексное число, и множество операций над ним.

5. Написать отчет.

 

Содержание отчета

5. Титульный лист отчета должен содержать название, цель лабораторной работы, группу и фамилию студента, выполнившего её, и фамилию преподавателя, проверившего отчет.

6. Выполненное домашнее задание.

7. Тексты программ, написанных при выполнении 3 и 4 пунктов лабораторного задания.

 

Контрольные вопросы.

1. Для чего используется конструктор копии? В каких случаях наличие конструктора копии в классе обязательно, для правильной работы программы, а в каких нет?

2. Как работает компонентная функция operator=? В каких случаях наличие компонентной функции operator= в классе обязательно, для правильной работы программы, а в каких нет?

3. Конструктор преобразования типа. Приведите примеры явного и неявного вызова конструктора преобразования типа для класса комплексное число.

4. Перегрузка операций. Запишите множество перегружаемых и не перегружаемых операций языка С++. Расскажите о свойствах перегруженных операций.

5. Напишите класс vector (вектор) и определите над ним множество операций { +, -, ==, =,!=, скалярное произведение}.

6. Напишите класс str (строка) и определите над ним множество операций { +, -, ==, =,!=, <, >}.

7. Напишите класс круг и определите над ним множество операций {==,!=, <,> } (по площади).

8. Напишите класс квадрат и определите над ним множество операций {==,!=, <,> } (по площади).

9. Напишите класс список, обеспечивающий: вставку, удаление, доступ к элементу в списке.

10. Деструктор, его назначение и сигнатура.

11. Добавьте в класс Matr статическую компонентную функцию и статическое поле данных, в котором хранится количество объектов типа Matr.

12. Напишите компонентные функции, обеспечивающие сохранение и восстановление объекта типа Matr из файла.

13. В чем состоит идея инкапсуляции данных? В чем её основное достоинство? С помощью каких средств языка С++ она реализуется в программе? Приведите примеры класса, написанного с инкапсулированными данными и нет.