【C++面向对象——类与对象】CPU类（头歌实践教学平台习题）【合集】

Rossy Yan

发布于 2025-01-01 09:33:01

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任务描述

本关任务：声明一个CPU类，包含等级（rank）、频率（frequency）、电压（voltage）等属性，以及两个公有成员函数run、stop。

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：

类的声明和使用。
类的声明和对象的声明。
构造函数和析构函数的执行。

一、类的声明和使用

1. 类的声明基础

在 C++ 中，类是创建对象的蓝图。类的声明定义了类的成员，包括数据成员（变量）和成员函数（方法）。一个简单的类声明示例如下：

class MyClass {
public:
  int myVariable;
  void myFunction() {
    // 函数体，这里可以对数据成员进行操作
    myVariable = 10;
  }
};

在这个例子中，MyClass是类名，myVariable是数据成员，myFunction是成员函数。public关键字表示这些成员可以在类的外部访问。

2. 类的访问控制

除了public，还有private和protected访问控制符。private成员只能在类的内部访问，protected成员可以在类内部和派生类（继承关系中的子类）中访问。例如：

class MyClass {
private:
  int privateVariable;
protected:
  int protectedVariable;
public:
  int publicVariable;
  void accessMembers() {
    privateVariable = 1;  // 在类内部可以访问private成员
    protectedVariable = 2;
    publicVariable = 3;
  }
};

3. 类的使用

声明了类之后，可以通过创建对象来使用它。对象是类的一个实例，占用内存空间并存储类的数据成员的值。创建对象的语法如下：

MyClass object;

这里object是MyClass类的一个对象。可以通过对象访问类的成员，如：

object.publicVariable = 5;
object.myFunction();

二、类的声明和对象的声明

1. 类声明中的函数定义

成员函数可以在类内部定义，也可以在类外部定义。如果在类外部定义，需要使用作用域解析运算符::来指定函数所属的类。例如：

class MyClass {
public:
  int myVariable;
  void myFunction();
};
void MyClass::myFunction() {
  myVariable = 20;
}

2. 对象声明的多种方式

在栈上声明对象：这是最常见的方式，对象的内存由编译器自动分配和释放。例如：

MyClass stackObject;

在堆上声明对象：使用new关键字在堆上动态分配内存来创建对象。这种方式需要手动释放内存，使用delete关键字。例如：

MyClass* heapObject = new MyClass;
// 使用对象
delete heapObject;

对象数组声明：可以声明对象数组，例如：

MyClass arrayOfObjects[5];

三、构造函数和析构函数的执行过程

1. 构造函数

构造函数是一种特殊的成员函数，用于在创建对象时初始化对象的数据成员。构造函数的名称与类名相同，没有返回值类型（包括void）。例如：

class MyClass {
public:
  int value;
  MyClass() {
    value = 0;
  }
};

这是一个默认构造函数，当创建MyClass对象时，如果没有提供初始化参数，就会调用这个默认构造函数。也可以有带参数的构造函数，例如：

class MyClass {
public:
  int value;
  MyClass(int initValue) {
    value = initValue;
  }
};

构造函数的执行时机是在对象创建时。例如：

MyClass object1;  // 调用默认构造函数
MyClass object2(5);  // 调用带参数的构造函数，参数为5

2. 析构函数

析构函数是在对象销毁时自动调用的特殊成员函数，用于清理对象占用的资源。析构函数的名称是在类名前加~。例如：

class MyClass {
public:
  int* dynamicArray;
  MyClass() {
    dynamicArray = new int[10];
  }
  ~MyClass() {
    delete[] dynamicArray;
  }
};

在这个例子中，构造函数中动态分配了一个整数数组，析构函数用于释放这个数组占用的内存。析构函数的执行时机是在对象生命周期结束时，比如对象所在的作用域结束（如果是栈对象）或者使用delete释放堆对象时。例如：

{
  MyClass localObject;
  // 对象在这个作用域内有效
}  // 作用域结束，localObject的析构函数被调用
MyClass* pointerObject = new MyClass;
// 使用对象
delete pointerObject;  // 调用析构函数

实验步骤

定义一个枚举类型 CPU_Rank，其形式为 enum CPU_Rank {P1 = 1, P2, P3, P4, P5, P6, P7}，以此来表征 CPU 的不同等级。
声明 CPU 类，在类中设置等级（rank）、频率（frequency）、电压（voltage）等数据成员，并将它们设置为私有属性，以确保数据的封装性和安全性。
声明成员函数 run 和 stop，这两个函数的功能是输出相应的提示信息，从而直观地展示函数的执行情况。
在构造函数和析构函数中也添加输出提示信息的语句，以便清晰地观察对象的创建与销毁过程。
在主程序中创建一个 CPU 类的对象，并调用其成员函数，在此过程中仔细观察类对象的构造与析构的先后顺序，以及各个成员函数被调用时的具体情况，深入理解类与对象在 C++ 程序中的运行机制。

测试说明

根据提示，在右侧编辑器补充代码，平台会对你编写的代码进行测试。

预期输出：

构造了一个CPU!
CPU开始运行!
CPU停止运行!
析构了一个CPU!

通关代码

#include <iostream>
using namespace std;

enum CPU_Rank {P1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7};
class CPU
{
private:
	CPU_Rank rank;
	int frequency;
	float voltage;
public:
    CPU (CPU_Rank r, int f, float v)
	{
        /********** Begin **********/
		rank = r;
        frequency = f;
        voltage = v;
        cout << "构造了一个CPU!"<<endl;
        /********** End **********/
	}
	~CPU () { 
        /********** Begin **********/
        cout<<"析构了一个CPU!"<<endl;
        /********** End **********/
    }

    CPU_Rank GetRank() const { return rank; }
    int GetFrequency() const { return frequency; }
	float GetVoltage() const { return voltage; }

    void SetRank(CPU_Rank r) { rank = r; }
    void SetFrequency(int f) { frequency = f; }
    void SetVoltage(float v) { voltage = v; }

    void Run() {
        /********** Begin **********/
        cout <<"CPU开始运行!"<<endl;
        /********** End **********/
    }
	void Stop() {
        /********** Begin **********/
        cout <<"CPU停止运行!"<<endl;
        /********** End **********/
    }
};

int main()
{
	CPU a(P6,300,2.8);
	a.Run();
	a.Stop();
}