C++提供了類這一功能，以勝任面對(duì)對(duì)象編程。

7.3.1 VS2010環(huán)境下類的添加

這里以三點(diǎn)求圓心類的實(shí)現(xiàn)為例，進(jìn)行類的講解。

在VS中創(chuàng)建一個(gè)名為CenterOfCircle的項(xiàng)目（名字可以不一樣），然后開(kāi)始添加一個(gè)類，在“解決方案資源管理器”中點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，依次點(diǎn)擊“添加”，“類”，如圖7-6所示。

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圖7-6?添加類示意圖

出現(xiàn)“添加類”窗口，默認(rèn)為“C++類”，無(wú)需改變，直接點(diǎn)擊右下角的“添加”鍵。如圖7-7所示。

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圖7-7?添加類確認(rèn)示意圖

此時(shí)出現(xiàn)新的窗口——“一般C++類向?qū)А?#xff0c;此時(shí)在“類名”這一欄輸入CenterOfCircle，此時(shí)，“.h文件”、“.cpp文件”兩欄自動(dòng)填滿相應(yīng)的信息，填寫(xiě)好后，界面如圖7-8所示。

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圖7-8?“一般C++類向?qū)А苯缑?/p>

點(diǎn)擊“完成”，完成類文件的添加，然后在“解決方案資源管理”中的“頭文件”以及“源文件”中會(huì)分別出現(xiàn)兩個(gè)文件——“CenterOfCircle.h”、“CenterOfCircle.cpp”。如圖7-9所示。

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圖7-9?類添加后資源方案管理界面示意圖

類添加完成后，就可以進(jìn)行類的編寫(xiě)，即分別向“CenterOfCircle.h”、“CenterOfCircle.cpp”兩個(gè)文件中寫(xiě)入相應(yīng)的代碼，以完成三點(diǎn)求圓心類。

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)以.h結(jié)尾的文件是類聲明部分——以數(shù)據(jù)成員的方式描述數(shù)據(jù)部分，以成員函數(shù)（被稱為方法）的方式描述公有接口；以.cpp結(jié)尾的文件是類方法定義部分——用來(lái)描述如何實(shí)現(xiàn)類成員函數(shù)。

7.3.2?編程練習(xí)：三點(diǎn)求圓心類

我們通過(guò)上一節(jié)熟悉了在VS2010中類的添加，這一節(jié)我們將對(duì)三點(diǎn)求圓心功能進(jìn)行類的實(shí)現(xiàn)和使用。

在數(shù)控機(jī)床等操作中，想要進(jìn)行圓弧插補(bǔ)，需要輸入的點(diǎn)的個(gè)數(shù)為三個(gè)，通過(guò)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行圓心坐標(biāo)以及圓弧走向的求取后，才能進(jìn)行圓弧插補(bǔ)。所以這一節(jié)的內(nèi)容是第8章逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)的一個(gè)基礎(chǔ)，請(qǐng)大家務(wù)必把基礎(chǔ)打好。

首先，要判斷三點(diǎn)在不在一條直線上。在這一節(jié)當(dāng)中我們將通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)給定的三個(gè)點(diǎn)，求這三個(gè)點(diǎn)所在圓的圓心、半徑以及三個(gè)點(diǎn)行進(jìn)的方向——順時(shí)針還是逆時(shí)針。

在進(jìn)行程序編寫(xiě)前需要首先了解一些有關(guān)類編寫(xiě)的相關(guān)知識(shí)。

1.構(gòu)造函數(shù)與解析函數(shù)

首先，再次對(duì)類這一概念進(jìn)行解釋。編寫(xiě)三點(diǎn)求圓心類，我們不關(guān)心要求取的三個(gè)點(diǎn)到底是(0,0)、(5,5)、(10,0)，或者是(1,2)、(4,5)、(11,0)等等，也就是說(shuō)這個(gè)三點(diǎn)求圓心類是抽象的，不是具體只針對(duì)某三個(gè)具體的點(diǎn)能夠求得最終的結(jié)果；即這個(gè)三點(diǎn)求圓心類可以對(duì)任意三個(gè)點(diǎn)都有效，都能夠求得結(jié)果。

那么，三點(diǎn)求圓心類是如何區(qū)分不同的點(diǎn)的呢？這就是構(gòu)造函數(shù)的作用，構(gòu)造函數(shù)用來(lái)創(chuàng)建對(duì)象，例如(0,0)、(5,5)、(10,0)三個(gè)點(diǎn)，共有6個(gè)值，在求取這三個(gè)點(diǎn)的時(shí)候，只需要將這6個(gè)數(shù)字放入構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)中即可，構(gòu)造出對(duì)應(yīng)這三個(gè)點(diǎn)的對(duì)象；有了這個(gè)對(duì)應(yīng)(0,0)、(5,5)、(10,0)三個(gè)點(diǎn)的對(duì)象后，就可以使用三點(diǎn)求圓心類下的成員函數(shù)進(jìn)行圓心、半徑等結(jié)果的求取了。

總而言之，類是抽象的，在使用類的時(shí)候，放入到構(gòu)造函數(shù)中的參數(shù)不同來(lái)創(chuàng)建不同的對(duì)象，然后該對(duì)象調(diào)用類下的成員函數(shù)來(lái)得到不同的結(jié)果。

構(gòu)造函數(shù)的名稱和類的名稱一致，但是要區(qū)分兩者的區(qū)別，構(gòu)造函數(shù)是類的成員函數(shù)，雖然名稱一樣，但構(gòu)造函數(shù)出現(xiàn)在成員函數(shù)應(yīng)該出現(xiàn)的位置上，在程序中很容易分別。后面的程序說(shuō)明中會(huì)對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。

析構(gòu)函數(shù)通常不需要特別關(guān)注，析構(gòu)函數(shù)的作用是完成清理工作，在程序執(zhí)行到創(chuàng)建的對(duì)象作用域以外的時(shí)候，需要釋放內(nèi)存。這個(gè)過(guò)程系統(tǒng)自動(dòng)完成。析構(gòu)函數(shù)的名稱和類名相似，只在類的名稱前面加上了一個(gè)波浪符號(hào)——“~”。

2.訪問(wèn)控制

這里介紹下面程序中會(huì)出現(xiàn)的兩個(gè)關(guān)鍵字——public和private，這兩個(gè)關(guān)鍵字描述了對(duì)類成員的訪問(wèn)控制。

關(guān)鍵字private標(biāo)識(shí)的成員（無(wú)論是數(shù)據(jù)還是成員函數(shù)）不能夠通過(guò)外界直接訪問(wèn)，只能夠通過(guò)關(guān)鍵字public標(biāo)識(shí)下的公有成員函數(shù)進(jìn)行訪問(wèn)；這樣，共有成員函數(shù)成為程序和對(duì)象的私有成員之間的橋梁，提供了對(duì)象和程序之間的接口。

為了數(shù)據(jù)隱藏，通常數(shù)據(jù)都放在關(guān)鍵字private下，類的對(duì)外接口的成員函數(shù)放在關(guān)鍵字public下面。（C++還提供了一個(gè)關(guān)鍵字——protected，可以自行補(bǔ)充學(xué)習(xí)）

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接下來(lái)，以三點(diǎn)求圓心類為例，看一下如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)類。

a.我們先對(duì)CenterOfCirlce.h文件進(jìn)行編寫(xiě)

?(程序說(shuō)明在后面)

第一行代碼#pragma once防止頭文件重復(fù)編譯。

在頭文件開(kāi)頭，我們先包含一個(gè)頭文件cmath，因?yàn)楹竺嫖覀儠?huì)使用函數(shù)tan()以及求平方函數(shù)sqrt()進(jìn)行相關(guān)的數(shù)學(xué)計(jì)算。

結(jié)構(gòu)體類型Point表示點(diǎn)，成員為x和y；結(jié)構(gòu)體類型Line表示線，成員為斜率k和截距b。

結(jié)構(gòu)體類型Result是我們最終求得的結(jié)果，其成員分別為圓弧的起點(diǎn)StartPoint，終點(diǎn)EndPoint，三點(diǎn)所確定的圓心坐標(biāo)CenterOfCircle，圓弧走向Direction（順時(shí)針或逆時(shí)針）以及圓的半徑Radius；

還有一個(gè)bool型變量HasSolution，表示是否有解，因?yàn)橐紤]到三點(diǎn)是否有兩個(gè)相同點(diǎn)以及三點(diǎn)是否在同一條直線上的問(wèn)題，這兩種情況下的三個(gè)點(diǎn)是無(wú)法形成圓弧的。

然后我們開(kāi)始對(duì)CenterOfCircle類的成員進(jìn)行聲明，class是關(guān)鍵字，表明要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)名為CenterOfCircle的類；其中，要求圓心的三個(gè)點(diǎn)分別為Point1,Point2,Point3；

求圓心需要先對(duì)三點(diǎn)的兩兩連線進(jìn)行中垂線的求取，在這里我們需要用到兩點(diǎn)的中點(diǎn)，以及兩點(diǎn)連線，還有兩點(diǎn)連線線段的中垂線；

所以，我們定義Point1與Point2的中點(diǎn)坐標(biāo)為Point4_MidP1P2，Point2與Point3的中點(diǎn)坐標(biāo)為Point5_MidP2P3，Point1與Point2連線為Line1_P1P2，Point2與Point3連線為Line2_P2P3，求得相應(yīng)的中垂線為Line3_P1P2_Vertical與Line4_P2P3_Vertical；

最后，我們求兩條中垂線的交點(diǎn)即我們要求的圓心坐標(biāo)——Point6_CenterOfCircle。

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在這個(gè)過(guò)程中，我們需要用到一些簡(jiǎn)單的函數(shù)，我們把這些函數(shù)實(shí)現(xiàn)在CenterOfCircle類下，作為CenterOfCircle類的私有成員函數(shù)。

首先，我們要判斷三個(gè)點(diǎn)是否有兩個(gè)點(diǎn)相同，我們定義這個(gè)成員函數(shù)名bool IsSamePoint(Point,Point)，其中兩個(gè)參數(shù)是要判斷的兩個(gè)點(diǎn)，兩點(diǎn)相同返回值為1，兩點(diǎn)不同返回值為0；

Point GetMidpoint(Point,Point)用來(lái)獲取中點(diǎn)坐標(biāo)；

Line GetLineOfTwoPoints(Point,Point)用來(lái)獲取兩點(diǎn)連線；

bool IsSameSlope(Line,Line)判斷斜率是否相同，若兩兩連線的斜率相同即表示三點(diǎn)共線，即無(wú)解；

Line GetMidperpendicular(Point,double)通過(guò)斜截式來(lái)實(shí)現(xiàn)中垂線的獲取，兩個(gè)參數(shù)分別為點(diǎn)與斜率；

Point GetPointOfIntersection(Line,Line)獲取倆線交點(diǎn)坐標(biāo)；

double GetDistanceOfTwoPoint(Point,Point)獲取兩點(diǎn)距離；

通過(guò)兩點(diǎn)的向量的叉乘的正負(fù)來(lái)判斷圓弧走向是順時(shí)針還是逆時(shí)針，我們通過(guò)成果函數(shù)bool GetDirection(Point,Point,Point)來(lái)進(jìn)行判斷，三個(gè)參數(shù)分別為給定的三個(gè)點(diǎn)。

在關(guān)鍵字public標(biāo)識(shí)下的公有成員函數(shù)中，構(gòu)造函數(shù)中的6個(gè)參數(shù)分別是三個(gè)點(diǎn)在x與y方向的坐標(biāo)；

我們通過(guò)Result GetInformationOfCircle()來(lái)獲取最終給定三點(diǎn)的結(jié)果，結(jié)果中包括有無(wú)解，圓弧起點(diǎn)，圓弧終點(diǎn)，三點(diǎn)確定圓的圓心，圓弧走向以及三點(diǎn)確定的圓的半徑；在這個(gè)函數(shù)中，我們將用到私有的成員變量與成員函數(shù)。

b.接下來(lái)我們開(kāi)始對(duì)CenterOfCirlce.cpp文件進(jìn)行編寫(xiě)

（程序說(shuō)明在后面）

在我們創(chuàng)建CenterOfCircle類的時(shí)候，VS2010自動(dòng)給我們生成了一部分代碼，在CenterOfCircle.cpp中，這寫(xiě)代碼分別是#include "CenterOfCircle.h"，構(gòu)造函數(shù)及析構(gòu)函數(shù)。

我們對(duì)構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行改動(dòng)，如CenterOfCircle.h文件中我們聲明的構(gòu)造函數(shù)一樣，我們對(duì)CenterOfCircle(double P1_x,double P1_y,double P2_x,double P2_y,double P3_x,double P3_y)函數(shù)的參數(shù)設(shè)置為P1_x，P1_y，P2_x，P2_y，P3_x，P3_y，六個(gè)形參依次代表是三個(gè)點(diǎn)。

在構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部我們將形參依次賦值給我們頭文件聲明過(guò)得私有化變量Point1.x，Point1.y，Point2.x，Point2.y，Point3.x，Point3.y，來(lái)完成對(duì)象的創(chuàng)建；如我們前面學(xué)習(xí)的構(gòu)造函數(shù)一樣，構(gòu)造函數(shù)用來(lái)創(chuàng)建對(duì)象，創(chuàng)建后的對(duì)象可以調(diào)用GetInformationOfCircle()函數(shù)，獲取該對(duì)象對(duì)應(yīng)的解的信息——有無(wú)解，圓弧起點(diǎn)，圓弧終點(diǎn)，三點(diǎn)確定圓的圓心，圓弧走向以及三點(diǎn)確定的圓的半徑。

析構(gòu)函數(shù)我們不需要進(jìn)行改動(dòng)。

接下來(lái)我們將對(duì)這類最核心的功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，首先我們要實(shí)現(xiàn)這個(gè)函數(shù)，按照C++編程規(guī) 范，我們?cè)谙葘?xiě)這個(gè)函數(shù)求得結(jié)果的返回值類型，在頭文件當(dāng)中，我們定義結(jié)構(gòu)體Result，我們求得的結(jié)果就放在這個(gè)結(jié)構(gòu)體當(dāng)中；然空格隔開(kāi)，注意寫(xiě)上類名，表示是這個(gè)類下的函數(shù)，然后兩個(gè)英文輸入法狀態(tài)下的冒號(hào)，最后我們把這個(gè)函數(shù)的名稱寫(xiě)上GetInformationOfCircle()，由于對(duì)象創(chuàng)建由構(gòu)造函數(shù)完成，我們這里可以直接使用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對(duì)象對(duì)應(yīng)的三個(gè)點(diǎn)Point1，Point2，Point3進(jìn)行求解即可，所以不需要參數(shù)。

進(jìn)入到大括號(hào)內(nèi)開(kāi)始對(duì)功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，首先我們先對(duì)所求結(jié)果的Result結(jié)構(gòu)體創(chuàng)建對(duì)象theResult，并且賦初值——{0,{0,0},{0,0},{0,0},0,0}；

參考頭文件對(duì)Result結(jié)構(gòu)體的定義，我們能夠看到bool型變量HasSolution，即是否有解，我們初始化為0，即無(wú)解；第二個(gè)參數(shù)和第三個(gè)參數(shù)分別為圓弧行進(jìn)起點(diǎn)坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)StartPoint和EndPoint；第四個(gè)參數(shù)CenterOfCircle，即三點(diǎn)確定的圓心坐標(biāo)；第五個(gè)參數(shù)是圓弧行進(jìn)的方向，bool型變量Direction，后面我們將順時(shí)針?lè)较蚪o值為1，逆時(shí)針給值為0；最后一個(gè)參數(shù)為三點(diǎn)確定圓弧的半徑長(zhǎng)度Radius；

在對(duì)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行處理前，我們應(yīng)該首先判斷兩件事情，1.輸入的三個(gè)點(diǎn)是否有相同的點(diǎn)；2.這三個(gè)點(diǎn)是否在同一條直線上；以上兩種情況無(wú)法求得相應(yīng)結(jié)果。

1.判斷兩點(diǎn)是否相同的函數(shù)IsSamePoint的實(shí)現(xiàn)

判斷點(diǎn)與點(diǎn)是否相同我們通過(guò)一個(gè)函數(shù)IsSamePoint實(shí)現(xiàn)，然后通過(guò)調(diào)用這個(gè)函數(shù)來(lái)判斷Point1，Point2，Point3兩兩是否相同。

以下是IsSamePoint函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，返回值為bool型，返回值為1代表這兩個(gè)點(diǎn)相同，返回值為0代表這兩個(gè)點(diǎn)不相同。兩個(gè)參數(shù)都是Point結(jié)構(gòu)體類型，該結(jié)構(gòu)在頭文件已定義過(guò)了，可以參考頭文件中Point結(jié)構(gòu)體的定義。

在函數(shù)內(nèi)部我們通過(guò)if語(yǔ)句判斷實(shí)現(xiàn)了兩點(diǎn)是否相同的判定，相同我們返回值為1，否則將返回0。

2.判斷三個(gè)點(diǎn)是否在同一條直線上函數(shù)IsSameSlope的實(shí)現(xiàn)

判斷三點(diǎn)是否共線實(shí)現(xiàn)的思路分為兩步：

a)我們將Point1與Point2，Point2與Point3連接起來(lái)，得到著兩條直線Line1_P1P2和Line2_P2P3；我們通過(guò)斜截式來(lái)表示直線。我們通過(guò)結(jié)構(gòu)體Line來(lái)定義直線，Line結(jié)構(gòu)體的兩個(gè)成員分別為斜率k與截距b。

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b)然后對(duì)這兩條直線的斜率進(jìn)行判定是否相等來(lái)得出三點(diǎn)是否共線

與函數(shù)IsSamePoint類似，我們定義一個(gè)返回值為bool型的IsSameSlope函數(shù)，參數(shù)為兩個(gè)結(jié)構(gòu)體類型Line，通過(guò)對(duì)兩個(gè)形參的Line1與Line2的斜率k進(jìn)行判斷是否相等，最終得出三點(diǎn)是否共線。

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回到CenterOfCircle.cpp中來(lái)，第22行到第38行代碼判斷了三點(diǎn)中是否有兩點(diǎn)相同以及三點(diǎn)是否共線，如果三點(diǎn)中沒(méi)有兩個(gè)相同的點(diǎn)，并且也三點(diǎn)不共線，則有解，我們將theResult的成員HasSolution賦值為1。

接下來(lái)開(kāi)始對(duì)三點(diǎn)所確定圓的圓心進(jìn)行求解，我們分三步進(jìn)行：

1.求取Point1與Point2、Point2與Point3的中點(diǎn)坐標(biāo)；

2.求Point1與Point2所在直線Line1_P1P2的中垂線Line3_P1P2_Vertical，以及Point2與Point3所在直線Line_P2P3的中垂線Line4_P2P3_Vertical；

回憶初高中數(shù)學(xué)知識(shí)，求中垂線，我們使用斜截式進(jìn)行求解。在函數(shù)GetMidperpendicular中，參數(shù)定義了兩個(gè)，分別為Point結(jié)構(gòu)體變量P，以及double型變量k；這兩個(gè)參數(shù)分別代表所求線段的中點(diǎn)與斜率。

3.求兩條中垂線的交點(diǎn)，即圓心CenterOfCircle坐標(biāo)；

兩條中垂線獲得后我們可以通過(guò)解二元一次方程來(lái)求得交點(diǎn)，也就是我們最終要求的CenterOfCircle。

通過(guò)調(diào)用這些函數(shù)，在CenterOfCircle.cpp程序的39至46行實(shí)現(xiàn)了圓心坐標(biāo)的求取；然后將Point1與Point2分別賦值給圓弧行進(jìn)的起始點(diǎn)StartPoint與終點(diǎn)EndPoint。

半徑的求取我們?cè)俅瓮ㄟ^(guò)一個(gè)函數(shù)GetDistanceOfTwoPoint來(lái)實(shí)現(xiàn)，在程序的49行，我通過(guò)計(jì)算兩點(diǎn)theResult.CenterOfCircle與Point2得出了半徑長(zhǎng)度。這里用到了開(kāi)平方的函數(shù)sqrt，這也是為什么我們?cè)陬^文件中要包含cmath的原因。

最后，還需要確定圓弧的走向。關(guān)于圓弧走向的數(shù)學(xué)證明這里不再累述，具體數(shù)學(xué)計(jì)算方法如下：設(shè)=(x1,y1)，=(x2,y2)，=(x3,y3)，向量與的向量積(x2-x1)*(y3-y2)-(y2-y1)*(x3-x2)為正時(shí)，走向?yàn)槟鏁r(shí)針；為負(fù)時(shí)，走向?yàn)轫槙r(shí)針；由于三點(diǎn)不在一條直線上，所以兩向量叉乘不會(huì)為0。

至此，我們所求結(jié)果result結(jié)構(gòu)體對(duì)應(yīng)的所有成員都有了值。我們寫(xiě)一個(gè)main.cpp來(lái)測(cè)試以下我們寫(xiě)的CenterOfCircle類。

c.通過(guò)main.cpp文件進(jìn)行三點(diǎn)求圓心類的測(cè)試

第1行代碼我們將CenterOfCircle.h包含進(jìn)來(lái)，相當(dāng)于我們能夠使用CenterOfCircle類的功能;?進(jìn)入主函數(shù)里面，我們使用CenterOfCircle類創(chuàng)建一個(gè)名為COC的對(duì)象，六個(gè)參數(shù)為三個(gè)點(diǎn)的x坐標(biāo)與y坐標(biāo)；

第7行定義一個(gè)名為R1的Result結(jié)構(gòu)體變量，通過(guò)調(diào)用COC對(duì)象下的成員函數(shù)GetInformationOfCircle()，并將所得結(jié)果傳遞給R1，我們得到了點(diǎn)（0,0）、點(diǎn)（5,5）與點(diǎn)（10,0）確定的圓的相應(yīng)信息——有無(wú)解，圓弧起點(diǎn)，圓弧終點(diǎn)，三點(diǎn)確定圓的圓心，圓弧走向以及三點(diǎn)確定的圓的半徑；

第9行至12行我們使用cout函數(shù)將相應(yīng)的結(jié)果輸出出來(lái)。通過(guò)使用std::fixed我們禁用科學(xué)計(jì)數(shù)法，大家可以試一試對(duì)比下有無(wú)std::fixed最終結(jié)果顯示的區(qū)別。

思考：如果細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們對(duì)于有些情況沒(méi)有考慮進(jìn)去。例如求解以下三個(gè)點(diǎn)(0,5),(5,5),(5,0)時(shí)，最終輸出的結(jié)果并不能輸出正確的結(jié)果。這是由于我們少考慮了兩種情況：1.兩點(diǎn)的連線平行于x軸；2.兩點(diǎn)連線垂直于y軸。如何完善這個(gè)類，將以上兩種情況考慮進(jìn)去，進(jìn)行正確的計(jì)算輸出呢？可參考7.2三點(diǎn)求圓心這一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行程序的完善。

7.3.3?編程練習(xí)：逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)類

這一小節(jié)我們對(duì)第五章的逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)封裝成類，以進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)函數(shù)和類的掌握。創(chuàng)建項(xiàng)目后，添加類名為Interpolator的類，頭文件Interpolator.h程序如表7-5所示。

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表7-5?頭文件Interpolator.h程序

將所有的數(shù)據(jù)（變量）放在關(guān)鍵字private下，構(gòu)造函數(shù)設(shè)置了4個(gè)int型參數(shù)，分別代表插補(bǔ)的起始點(diǎn)和終點(diǎn)。

源文件Interpolator.cpp中的程序如表7-6所示。

表7-6?源文件Interpolator.cpp程序

首先編寫(xiě)構(gòu)造函數(shù)，通過(guò)構(gòu)造函數(shù)的四個(gè)參數(shù)（即起點(diǎn)坐標(biāo)與中點(diǎn)坐標(biāo)）來(lái)構(gòu)造不同的對(duì)象，并且創(chuàng)建對(duì)象時(shí)使用輸出流對(duì)象cout進(jìn)行起始點(diǎn)以及終點(diǎn)的顯示（10行至11行）。

成員函數(shù)DoInterpolator實(shí)現(xiàn)了過(guò)程點(diǎn)的計(jì)算以及輸出顯示，該部分代碼原理在第5章已經(jīng)有講述，這里不再累述。

接下來(lái)，就可以通過(guò)在“源文件”中添加主函數(shù)文件進(jìn)行類的測(cè)試。程序如表7-7所示。

表7-7?源文件main.cpp程序

可以看到測(cè)試程序里面，分別使用Interpolator類創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)象——chabu1（第5行代碼，參數(shù)表示起點(diǎn)坐標(biāo)為1,1點(diǎn)，終點(diǎn)為5,5點(diǎn)）以及chabu2（第7行代碼，參數(shù)表示起點(diǎn)坐標(biāo)為2,3點(diǎn)，終點(diǎn)為-4,2點(diǎn)）。

程序測(cè)試結(jié)果如圖7-10所示。

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圖7-10?逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)類測(cè)試結(jié)果示意圖

7.4?計(jì)算器小軟件

前面我們學(xué)習(xí)了大量的C++語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)，也通過(guò)很多練習(xí)加強(qiáng)了對(duì)該語(yǔ)言應(yīng)用的掌握。但大家似乎會(huì)疑問(wèn)，為什么我們最終的程序?qū)崿F(xiàn)結(jié)果是一個(gè)黑乎乎的界面，一點(diǎn)都不美觀，感覺(jué)和我們常用的軟件相差甚遠(yuǎn)。7.4與7.5兩節(jié)我們將開(kāi)始對(duì)Qt進(jìn)行應(yīng)用，做兩個(gè)小軟件。當(dāng)然，我們還是采取由簡(jiǎn)至難的策略。這一節(jié)我們基于Qt先實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)易的計(jì)算器小軟件，該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)兩個(gè)輸入的數(shù)字進(jìn)行加減乘除運(yùn)算。

7.4.1 QT APPLICATION項(xiàng)目創(chuàng)建

接下來(lái)需要我們先創(chuàng)建一個(gè)Qt Application項(xiàng)目。打開(kāi)VS2010，依次點(diǎn)擊“文件”、“新建”、“項(xiàng)目”，然后在“新建項(xiàng)目”界面下，點(diǎn)擊“Qt5 Projects”，并點(diǎn)擊選擇該項(xiàng)目下的“Qt Application”，更改項(xiàng)目名稱為“Calculator”，項(xiàng)目名稱和接下來(lái)系統(tǒng)默認(rèn)創(chuàng)建的程序相關(guān)，請(qǐng)不要寫(xiě)錯(cuò)。如圖7-11所示。

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圖7-11 Qt Application項(xiàng)目創(chuàng)建示意圖

然后會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)Qt5 GUI Project Wizard窗口，該窗口可以設(shè)置項(xiàng)目所需要的組件，我們忽略設(shè)置步驟，直接點(diǎn)擊“Finish”即可，如圖7-12所示。

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圖7-12 Qt5 GUI Project Wizard窗口

其后，VS2010將自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)Qt Application項(xiàng)目，并且自帶了一部分文件以及程序。按下F5，編譯并運(yùn)行，顯示一個(gè)什么都沒(méi)有的窗口，完成第一步項(xiàng)目創(chuàng)建工作。

7.4.2 UI界面設(shè)計(jì)

前面我們已經(jīng)寫(xiě)了很多的程序，這里我們將接觸一個(gè)全新的編程模式：使用Qt Designer將界面畫(huà)出來(lái)，然后自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)界面的代碼；當(dāng)然我們可以不用管生成后的代碼是什么樣的，也可以很好的將目標(biāo)軟件實(shí)現(xiàn)出來(lái)。

雙擊“Calculator”項(xiàng)目下的“calculator.ui”文件，如圖7-13所示。

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圖7-13 Calculator項(xiàng)目文件示意圖

系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)用Qt Designer進(jìn)行界面設(shè)計(jì)。Qt Designer能夠快速設(shè)置窗口需要的組件以及組件的相關(guān)屬性，可以說(shuō)是以“畫(huà)圖”的方式來(lái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。其界面如圖7-14所示。

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圖7-14 Qt Designer界面示意圖

Qt Designer上方如其他軟件類似是菜單欄和工具欄，需要特別注意的是最左側(cè)的“Widget Box”以及中間部分標(biāo)題為“Calculator - calculator.ui”的窗口，“Widget Box”里面是軟件需要的一些組件，包括我們經(jīng)常接觸到的按鈕、標(biāo)簽、文本框等等。我們直接點(diǎn)擊鼠標(biāo)不松將需要的組件拖入我們的“Calculator - calculator.ui”窗口當(dāng)中。我們需要兩個(gè)能夠輸入數(shù)字并能夠顯示的組件，我用在“Widget Box”中查找，可找到Double Spin Box組件，我們將其拖出，放在我們的“Calculator - calculator.ui”窗口當(dāng)中；然后找到Push Button組件，拖入四個(gè)到“Calculator - calculator.ui”窗口當(dāng)中；如圖7-15所示。

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圖7-15?包含三個(gè)Double Spin Box以及四個(gè)Push Button的窗口示意圖

我們將對(duì)最左側(cè)的兩個(gè)Double Spin Box進(jìn)行相應(yīng)數(shù)字的輸入，然后四個(gè)Push Button分別代表對(duì)這兩個(gè)數(shù)字的加、減、乘、除計(jì)算功能執(zhí)行，右側(cè)的Double Spin Box將兩個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)的計(jì)算結(jié)果顯示出來(lái)。

那么，我們程序里面怎么識(shí)別我們點(diǎn)擊了哪一個(gè)按鈕呢？

我們把目光轉(zhuǎn)向圖？？的右側(cè)的“屬性編輯器”，當(dāng)點(diǎn)擊組件的時(shí)候，右側(cè)的“屬性編輯器”將出現(xiàn)組件對(duì)應(yīng)的屬性，其中最重要的就是“objectNmae”，這個(gè)是我們寫(xiě)程序時(shí)所需要用到的名稱，以此跟界面連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)圖形交互。我們點(diǎn)擊圖？？最上面的那個(gè)“PushButton”，將“objectName”由默認(rèn)的名稱改為“ButtonAdd”，如圖7-16所示。

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圖7-16 UI文件按鈕名稱更改示意圖

其后分別將其他三個(gè)按鈕的“objectName”屬性改為“ButtonReduce”、“ButtonMutiply”、“ButtonDivide”；將三個(gè)“Double Spin Box”組件的“objectName”屬性改為“DoubleBoxNumber1”、“DoubleBoxNumber2”、“DoubleBoxNumber3”，同時(shí)，我們將三個(gè)“Double Spin Box”組件的“decimals”屬性改為“6”，這樣該組件就能顯示小數(shù)點(diǎn)后6位的數(shù)字，同時(shí)將“minimum”和“maximum”分別改為-10000和10000，這樣基本上能夠滿足我們的數(shù)字顯示范圍（這三個(gè)屬性在該組件的屬性編輯器較下面的位置）。

由于界面顯示了四個(gè)相同Push Button，雙擊Push Button組件，我們將顯示的內(nèi)容改為“+”、“-”、“*”、“/”，如圖7-17所示。

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圖7-17?已完成的簡(jiǎn)易計(jì)算器界面圖

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在標(biāo)題多了一個(gè)星號(hào)——“Calculator - calculator.ui*”，這是因?yàn)槲覀兏膭?dòng)了界面但沒(méi)有保存的緣故，我們依次點(diǎn)擊菜單欄的“文件”，“保存”，將完成的界面保存起來(lái)。到此為止，ui界面的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，接下來(lái)我們要編寫(xiě)程序，來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算功能。

7.4.3?計(jì)算功能程序?qū)崿F(xiàn)

在創(chuàng)建Qt Application項(xiàng)目后，會(huì)自動(dòng)生成一部分文件與相應(yīng)程序。我們可以直接在系統(tǒng)已給定的程序基礎(chǔ)上進(jìn)行程序的編寫(xiě)。我們依舊先對(duì)頭文件進(jìn)行編寫(xiě)，如表7-8所示，加下劃線的代碼是添加或修改的。

表7-8 calculator.h程序

首先，我們看1、2、28行的代碼，這三行是一體的，該語(yǔ)句為了防止頭文件重復(fù)編譯，類似于#pragma once，第4、5行包含了兩個(gè)頭文件，第一個(gè)頭文件，聲明我們要使用QMainWindow類，也就是說(shuō)我們創(chuàng)建的Calculator類是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)主窗口的類；第二個(gè)頭文件ui_calculator.h?表示我們包含了一個(gè)界面文件，也就是我們上文所說(shuō)的Qt Designer中設(shè)計(jì)的界面文件編譯后的文件。其中，第7行代碼表明創(chuàng)建了類Calculator，并繼承了QMainWindow的功能，類的繼承我們會(huì)在第八章進(jìn)行講解，這里我們先跳過(guò)去；Q_OBJECT為宏，類似于我們學(xué)過(guò)的?using namespace std;?該語(yǔ)句使用后，方便我們后面會(huì)使用connect函數(shù)（后面會(huì)講）；接下來(lái)定義了兩個(gè)公共函數(shù)，分別是構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。

接下來(lái)我們看這一節(jié)最重要的部分——信號(hào)和槽機(jī)制。信號(hào)和槽機(jī)制是?Qt?的核心機(jī)制，可以讓編程人員將互不相關(guān)的對(duì)象綁定在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)象之間的通信。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)用戶點(diǎn)擊我們?cè)O(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易計(jì)算器的“+”按鈕時(shí)，軟件內(nèi)部將執(zhí)行加法功能，而用戶點(diǎn)擊這一行為發(fā)出的就是一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)的要實(shí)現(xiàn)的功能即為槽。所有的槽函數(shù)需要在頭文件中單獨(dú)在“private slots:”語(yǔ)句下進(jìn)行聲明。四個(gè)函數(shù)分別對(duì)應(yīng)接下來(lái)要編寫(xiě)的源文件中的加減乘除四個(gè)功能。

我們需要對(duì)兩個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，所有我們聲明兩個(gè)私有變量，以及一個(gè)計(jì)算后的私有變量，對(duì)應(yīng)程序的23至25行。對(duì)于22行代碼，大家可以簡(jiǎn)單理解為我們前面所設(shè)計(jì)的整個(gè)界面，后面使用界面里面的組件的時(shí)候，需要先輸入22行代碼中所命的名字ui。

接下來(lái)我們進(jìn)行源文件的編寫(xiě)，程序如表7-9所示，加粗部分為添加的代碼部分。

表7-9 calculator.cpp程序

第1行代碼包含相應(yīng)的頭文件，第3、4、6、13行代碼為構(gòu)造函數(shù)以及析構(gòu)函數(shù)的相關(guān)代碼，這部分默認(rèn)給定的代碼我們通常情況下無(wú)需修改。

我們重點(diǎn)看第7行至第10行，前面我們已經(jīng)提到了信號(hào)和槽機(jī)制，這里我們將兩者相連，實(shí)現(xiàn)該功能的函數(shù)尉connect函數(shù)，很容易找到該函數(shù)的使用規(guī)則，該函數(shù)的共有四個(gè)參數(shù)，其中第一個(gè)為界面中的組件，第二個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)于該組件的信號(hào)類型，第三個(gè)為this，第四個(gè)為對(duì)應(yīng)的槽函數(shù)。如果想深入了解Qt、信號(hào)與槽機(jī)制、connect函數(shù)等可以學(xué)習(xí)Qt的幫助文檔，學(xué)會(huì)看幫助文檔是一個(gè)程序員必備的素質(zhì)。

第17行至第23行我們實(shí)現(xiàn)了加法功能，通過(guò)Double Spin Box組件的成員函數(shù)value()來(lái)獲取DoubleBoxNumber1以及DoubleBoxNumber2值，m_Number1以及m_Number2分別得到到了兩個(gè)組件的值后，相加后賦值給m_Number3，,最后使用函數(shù)setvalue()將變量m_Number3的值賦給組件DoubleBoxNumber3，并顯示出來(lái)。

我們能夠看到無(wú)論是value()函數(shù)還是setValue()函數(shù)前面都使用了“->”符號(hào)，而不是“.”；因?yàn)镼t在編譯界面文件的時(shí)候，自動(dòng)將我們所用的所有組件以指針的形式進(jìn)行創(chuàng)建（大家可以在Calcultor項(xiàng)目下的Generated Files文件夾中ui_calculator.h文件找到），所以u(píng)i.DoubleBoxNumber1、ui.DoubleBoxNumber2、ui.DoubleBoxNumber3都是指向類的指針，后面調(diào)用成員函數(shù)的時(shí)候用“->”符號(hào)。

其余三個(gè)函數(shù)與加法函數(shù)沒(méi)有太大的區(qū)別，在此不多做解釋。

最后還是下一個(gè)main.cpp文件，這個(gè)文件中的程序我們無(wú)需改動(dòng)，具體的程序意義不再累述，因?yàn)镼t自身就是一個(gè)很龐大的軟件項(xiàng)目，有余力或有興趣的同學(xué)可以自行深入地去學(xué)習(xí)，這些年Qt因?yàn)樽陨淼拈_(kāi)源、免費(fèi)、跨平臺(tái)特性越來(lái)越受到開(kāi)發(fā)者的熱愛(ài)，并且應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

到這里我們就可以按下鍵盤(pán)上的F5鍵，我們就可以測(cè)試下自己編寫(xiě)的簡(jiǎn)易計(jì)算器是否能夠如愿工作。如圖7-18所示，我們分別輸入“123”和“456”，然后按下按鈕“/”，得到結(jié)果為“0.269737”。

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圖7-18?簡(jiǎn)易計(jì)算器測(cè)試結(jié)果圖

7.5?編程練習(xí)：直線插補(bǔ)模擬小軟件

通過(guò)使用Qt完成一個(gè)簡(jiǎn)易計(jì)算器，讓我們對(duì)軟件的用戶交互界面實(shí)現(xiàn)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。這一節(jié)我們完成一個(gè)直線插補(bǔ)模擬小軟件。

首先，創(chuàng)建一個(gè)名為“Interpolator”的Qt Application項(xiàng)目；雙擊“Interpolator”項(xiàng)目下的“interpolator.ui”文件，開(kāi)始設(shè)計(jì)直線插補(bǔ)模擬小軟件的交互界面，如圖7-19所示，我們這一次學(xué)習(xí)兩個(gè)新的組件——Label、Text Browser。我們拖入兩個(gè)Label組件，并將顯示內(nèi)容改為“Start Point:”和“End Point:”，Label組件的主要功能就是在界面上進(jìn)行提示性顯示，所以對(duì)于“objectName”以及其他屬性都無(wú)需更改；然后分別在兩個(gè)Label組件后面各添加兩個(gè)Spin Box組件，Spin Box組件和Double Spin Box的區(qū)別在于前者所能夠輸入輸出的數(shù)字為整數(shù)，后者則為帶小數(shù)的數(shù)字，分別將兩組Spin Box組件改名為“spinBox_xs”。放置一個(gè)Push Button組件，點(diǎn)擊該按鈕將觸發(fā)對(duì)應(yīng)的直線插補(bǔ)功能，并將過(guò)程點(diǎn)輸出在我們Text Browser組件中，我們將Push Button的“objectName”改為“ButtonDoInterpolator”，Text Browser的“objectName”保持“textBrowser”不變。后面我們依舊在程序中使用這些組件的名字來(lái)實(shí)現(xiàn)界面交互功能。

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圖7-19?直線插補(bǔ)模擬小軟件示意圖

然后，我們開(kāi)始完成頭文件“interpolator.h”以及源文件“interpolator.cpp”，主程序文件“main.cpp”依舊不需要改動(dòng)。經(jīng)過(guò)了逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)類以及計(jì)算器小軟件的訓(xùn)練，大家可以自行嘗試寫(xiě)一寫(xiě)程序，然后參考下面給出的程序內(nèi)容進(jìn)行比對(duì)。頭文件“Interpolator.h”程序如表7-10所示。

表7-10 Interpolator.h程序?

程序中我們只在原有程序的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)槽函數(shù)以及四個(gè)int型變量，四個(gè)int型變量代表起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)。

然后是源文件Interpolator.cpp，如表7-11所示。在程序中，加入一個(gè)connect函數(shù)，將按鈕與為一個(gè)槽函數(shù)DoInterpolator()相連接；第16行代碼比表示清除掉Text Browser中的內(nèi)容，然后接下來(lái)四行將Spin Box組件中的數(shù)值提取出來(lái)賦值給頭文件中聲明的四個(gè)int型變量——m_xs，m_ys，m_xe，m_ye；剩下的大多數(shù)代碼已經(jīng)多次學(xué)習(xí)，第39至第42行代碼實(shí)現(xiàn)了過(guò)程點(diǎn)在界面中Text Browser組件中的顯示，Qt的QString類提供了很方便的對(duì)字符串操作的接口，注意QString類與我們前面學(xué)到的輸入輸出流iostream類的區(qū)別；調(diào)用Text Browser組件下的append()函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)，對(duì)該函數(shù)括號(hào)中參數(shù)（參數(shù)類型為QString型）的顯示。想進(jìn)一步了解Text Browser組件的其他成員函數(shù)以及用法可以查看Qt的幫助文檔。

表7-11 Interpolator.cpp程序

主程序文件“main.cpp”依舊無(wú)需改動(dòng)，此時(shí)點(diǎn)擊鍵盤(pán)F5編譯并執(zhí)行程序，我們以起始點(diǎn)(12,34)終點(diǎn)(56,78)為例，測(cè)試一下輸出的結(jié)果，如圖7-20所示。

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圖7-20?直線插補(bǔ)模擬小軟件測(cè)試結(jié)果圖

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的QT快速入门、三点求圆心实现详解的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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