2001 Spring C++ 程式設計課程程式作業

繳交日期：90/6/5 (二)
程式 Demo 日期：90/6/5 (二) 9:20-10:10, 90/6/6 (三) 13:00-14:00 PC 教室

這個作業延續前面幾個關於運算式的作業 (運算式計算程式 - C 版本， 運算式計算程式 - C++ 版本 I， 運算式計算程式 - C++ 版本 II 繼承類別設計， 運算式計算程式 - C++ 版本 II)， 設計一個視窗版本的計算機程式， 程式運作起來就像是一個簡單的計算機 (Windows 裡也提供一個功能較強的小算盤應用程式)。

作業目的：

• 練習和別人寫的模組合作， 透過類別圖暸解整個程式的架構， 應用繼承來遵循既定的介面
• 練習物件狀態圖的設計與實作
• 稍微熟悉一下視窗下應用程式的設計環境
• 練習在程式碼層面將自己的類別整合到應用系統裡面

說明：

操作介面：

這是一個視窗版本的應用程式， 使用者可以透過滑鼠進行點選， 模擬一個簡單的計算機的功能。 當然使用者也可以利用鍵盤來操作相同的界面， 其中 0-9, A-F, ., +, -, *, /, = (Keypad 上的也可以) 等按鍵就是這些按鈕的鍵盤界面， = 號的鍵盤界面還可以用 ， +/- 號的鍵盤界面則為 Ctrl-'-'， CE 的鍵盤界面是 Delete 按鍵， CC 的鍵盤界面是 BackSpace 按鍵， 十六進位的鍵盤界面則為 或是 Ctrl-H， 十進位的鍵盤界面是 或是 Ctrl-D， 八進位的鍵盤界面是 或是 Ctrl-O， 二進位的鍵盤界面是 或是 Ctrl-B。

視窗程式骨架：

這個骨架程式的物件圖如下：

int main(CWnd **pMainWnd) { // Please new an instance of your own handler // which is derived from CActionHandler CActionHandler handler; // pass your own handler to the dlg CCalWINV1Dlg dlg(&handler); // 加入你自己程式物件的初始化動作 // do not change the following *pMainWnd = &dlg; return dlg.DoModal(); // 開啟視窗 }

dlg 物件既然代表螢幕上的視窗界面， 所有使用者的操作與輸入動作也都由這個物件來負責接收與處理， 為了維持這個模組的獨立性， 我們讓 CCalWINV1Dlg 最主要負責第一線的視窗輸出與輸入， 這個物件和我們執行的 GUI 平台有密切關係， 資料輸入後程式的反應則不要直接加在這個物件裡， 所以我們設計了一個 CActionHandler 類別， 這個類別本來應該只是一個純粹的抽象類別 (Abstract Base Class)， 目的是訂定 GUI 與真正系統模型之間的介面， 在這個作業裡我們為了要讓此骨架程式可以獨立編譯執行， 所以我們替所有 CActionHandler 類別的介面函式製作了簡單的實體。

你自己的程式不應該用 CActionHandler handler;， 而應該由 CActionHandler 類別衍生出你自己的類別來處理使用者的輸入， 例如 class CCalculator : public CActionHandler {....};， 上面的宣告也就可以改為 CCalculator calculator; 了， 當然，為了建立你自己這個 calculator 物件和 GUI 平台界面之間的關係， 你需要將 calculator 物件的位址傳給 dlg 物件， 同時你也需要在這個時候將 dlg 物件的參考記錄在 calculator 物件中， 以便 calculator 物件可以透過這個參考來改變視窗內的輸出。

注意：

• 設計程式時請根據下一節所描述的物件介面來配合此骨架程式運作， 不要修改介面或是直接跳過介面來設計， 這是和別人一起進行程式設計時最基本的要求。
• 不要以為所有的視窗介面都已經寫好了， 這個程式應該很容易完成...， you'll see

輸出介面說明：

void updateDisplayPanel(char *buf); void enableNumberSystemChange(); void disableNumberSystemChange();

updateDisplayPanel("0.01"); char buf[100] = "-321.12345"; updateDisplayPanel(buf);

輸入程式說明：

介面 (Interface) CActionHandler:

當使用者以滑鼠按下視窗中任一按鈕或是操作對等的鍵盤界面時， 相對應之函式將被視窗系統呼叫到， 如此你寫的程式可以一一處理使用者的輸入， 例如： 當使用者連續按下數字鈕時 (例如： '1' 　'2' 　'3' 　'.' 　'4' 　'5' 　'6')， 你的程式應該要一位數一位數地合成這些按鈕成為一數字 123.456， 其後當使用者按下 + - * / 按鈕時， 程式需要進行相對應的判斷與運算。

由於視窗圖形界面將所有的按鈕都顯示在視窗內， 使用者基本上可以用任何順序來操作這個介面， 例如使用者可以按下列按鈕 '1'　 '2'　 '.'　 '3'　 '.'　 '5'　 '*'　 '+'　 '0'　 '2'　 '7'　 '=' 在前面這個範例中你知道出現第二個小數點時應該是錯的， 應該加以忽略，出現 '+' 號時也是有問題的， 可以忽略， 或是可以取代前面的 '*' 號， 出現 '0' 的時候則是完全多餘的。

這些條件測試如果要一一考量， 用 if/else 的語法來實作的話， 很容易一不小心就錯了， 通常我們可以運用狀態圖來輔助我們思考， 避免忽略考慮一些可能發生的狀況。

結合 C++ 版本的運算式計算類別

在這個作業中， 你須要運用上一次作業的 COperatorStack, COperandStack, 和 CCalculator 類別， 其中 CCalculator 類別物件因為負責輸入， 因此在此次作業中必須繼承自 CActionHandler 類別， 覆寫其中所有的虛擬函式來處理使用者的輸入， 同時該物件應該至少有下圖中的三種輸入狀態： 每一個輸入狀態下可能發生的輸入包括：

0-9 A-F . 的數字輸入按鈕

+ - * / +/- = 的符號按鈕

十六進位, 十進位, 八進位, 二進位等進位制轉換按鈕

CC, CE 的控制按鈕

請注意：

每一個狀態下必須要考慮所有的輸入， 不可以忽略任何一個

請根據下面的部分範例完成完整狀態圖

上面狀態圖中狀態轉換所伴隨的動作如下：

狀態圖的程式實作：

1. 狀態本身需要在 CCalculator 類別內以一變數來實作， 例如：State CCalculator::m_state， State 為一 enum 自定型態： enum State {readyS, integerS, floatS};

2. 當 CActionHandler 的衍生類別中的 OnButtonDot() 函式被呼叫的時候， 代表使用者按下界面中的小數點按鈕， 此時依照系統目前不同的輸入狀態會有不同的處理方式， 範例程式碼如下：
   void OnButtonDot() { switch (m_state) { case readyS: action2(); break; case integerS: action1(); break; case floatS: action0(); break; } }

3. 每一個 action##() 函式則如狀態轉換的動作表中所示來實作其內容

程式偵錯方法：

在所提供的程式骨架中有附加一個 dbwin32.exe 的程式， 這個程式配合 Visual C/C++ MFC 內提供的 TRACE() macro, 你應該可以很快地替自己的程式除錯， TRACE() 的用法和 printf() 幾乎是一樣的， 你只要用類似下面範例的寫法就可以在 dbwin32 的視窗中看到偵錯的結果：

TRACE("%d %f %s", integer, double, charString);

程式測試：

在測試你的程式之前需要根據程式的規格好好地分析一下可能出現的輸入狀況， 然後做一個批次檔案一一測試。 另外還最好能夠用程式產生隨機的輸入組合來測試， 可以測試合理的輸入， 也應該測試任意的輸入。

在測試圖形界面時我們也應該要這樣子做， 你可以在 CCalculator 類別內另外撰寫一個函式， 依照適當的順序來呼叫 OnButtonXXX() 以模擬使用者的操作， 例如：

OnButton1(); OnButton2(); OnButton3(); OnButtonDot(); OnButton4(); OnButton5(); OnButtonMult(); OnButton6(); OnButton7(); OnButtonDot(); OnButton8(); OnButtonEqual();

程式繳交說明：

1. 請說明你的程式所完成的功能， 哪些是要求的功能， 哪些是你自己設計的功能
2. 請繪出系統的類別圖，並標示各類別之介面
3. 請繪出輸入類別的狀態圖，並加以說明
4. 請列印除了程式骨架之外的程式碼 (.h 及 .cpp 檔案)，並加以說明， 如果你有較為特殊的設計的話， 請加以說明
5. 請將自行設計的測試資料、測試目標、與測試結果印出來
6. 請將程式目錄中 *.ncb *.plg *.aps ..\debug\*.* ..\release\*.* 的檔案刪除後 zip 起來，然後以附件形式 email 到 pyting@cs.ntou.edu.tw， 信件標題請依照下列範例撰寫：
   C++ 程式作業四 WIN 版本計算機 B88570001 高啟祥

程式 Demo 說明：

1. 程式必須能夠現場編譯沒有錯誤
2. 請說明你的測試方法與測試資料，並操作測試
3. 請回答你的程式設計上的相關問題

程式擴充功能：

• 本程式的圖形界面中顯示計算結果的欄位可以顯示 38 位數及小數點， 但是 C/C++ 內建的 IEEE 754 八個位元組的 double 格式最多只能表示 15 位數的十進位有效位數， 如果希望能夠做到超過 15 位數的話需要自己製作大數的表示方式以及運算方式。
• 如果希望再加上一些按鈕 (例如：記憶功能鍵，小括號，開根號，三角函數．．．) 的話， 可以來要求我加入
• 如果希望加入錯誤資料顯示區也可以提出要求
• 其它功能
• 其它運用 C++/MFC 的視窗界面相關設計問題將在 "視窗環境應用程式設計" 課程中與大家一起探討