指针编程：从赛马模拟到UML与调试

# 指针编程：从赛马模拟到UML与调试 ## 1. 赛马模拟程序概述 在编程中，我们可以通过模拟赛马比赛来学习和应用多种编程概念。下面是一个赛马模拟程序的核心代码结构： ```cpp // 马类 class horse { private: float finish_time; // 这匹马的完成时间 float distance_run; // 到目前为止跑过的距离 int horse_number; // 马的编号 const track* ptrTrack; // 指向赛道的指针 public: horse(const int n, const track* ptrT); // 构造函数 ~horse(); // 析构函数 void display_horse(const float elapsed_time); // 显示马的信息 }; // 赛道类 class track { private: horse* hArray[maxHorses]; // 指向马的指针数组 int total_horses; // 马的总数 int horse_count; // 到目前为止创建的马的数量 const float track_length; // 赛道长度（弗隆） float elapsed_time; // 比赛开始以来的时间 public: track(float lenT, int nH); // 构造函数 ~track(); // 析构函数 void display_track(); // 显示赛道 void run(); // 开始比赛 float get_track_len() const; // 返回赛道总长度 }; ``` ### 1.1 马类的实现 马类主要负责管理每匹马的状态，包括完成时间、跑过的距离等。以下是马类的具体实现： ```cpp // 马类构造函数 horse::horse(const int n, const track* ptrT) : horse_number(n), ptrTrack(ptrT), distance_run(0.0) { } // 马类析构函数 horse::~horse() { /*empty*/ } // 显示马的信息 void horse::display_horse(float elapsed_time) { set_cursor_pos( 1 + int(distance_run * CPF), 2 + horse_number*2 ); set_color(static_cast<color>(cBLUE+horse_number)); char horse_char = '0' + static_cast<char>(horse_number); putch(' '); putch('\xDB'); putch(horse_char); putch('\xDB'); if( distance_run < ptrTrack->get_track_len() + 1.0 / CPF ) { if( rand() % 3 ) // 大约每3次跳过1次 distance_run += 0.2F; // 前进0.2弗隆 finish_time = elapsed_time; // 更新完成时间 } else { int mins = int(finish_time)/60; int secs = int(finish_time) - mins*60; cout << " Time=" << mins << ":" << secs; } } ``` ### 1.2 赛道类的实现 赛道类负责管理整个比赛，包括创建马、显示赛道、开始比赛等。以下是赛道类的具体实现： ```cpp // 赛道类构造函数 track::track(float lenT, int nH) : track_length(lenT), total_horses(nH), horse_count(0), elapsed_time(0.0) { init_graphics(); // 启动图形界面 total_horses = (total_horses > maxHorses) ? maxHorses : total_horses; for(int j=0; j<total_horses; j++) // 创建每匹马 hArray[j] = new horse(horse_count++, this); time_t aTime; // 初始化随机数 srand( static_cast<unsigned>(time(&aTime)) ); display_track(); } // 赛道类析构函数 track::~track() { for(int j=0; j<total_horses; j++) // 删除每匹马 delete hArray[j]; } // 显示赛道 void track::display_track() { clear_screen(); // 清屏 for(int f=0; f<=track_length; f++) // 每个弗隆 for(int r=1; r<=total_horses*2 + 1; r++) // 每个屏幕行 { set_cursor_pos(f*CPF + 5, r); if(f==0 || f==track_length) cout << '\xDE'; // 绘制起点或终点线 else cout << '\xB3'; // 绘制弗隆标记 } } // 开始比赛 void track::run() { while( !kbhit() ) { elapsed_time += 1.75; // 更新时间 for(int j=0; j<total_horses; j++) // 更新每匹马 hArray[j]->display_horse(elapsed_time); wait(500); } getch(); // 消耗按键 cout << endl; } // 返回赛道总长度 float track::get_track_len() const { return track_length; } ``` ### 1.3 主函数 主函数负责获取用户输入的赛道长度和马的数量，并创建赛道对象开始比赛： ```cpp int main() { float length; int total; // 获取用户输入 cout << "\nEnter track length (furlongs; 1 to 12): "; cin >> length; cout << "\nEnter number of horses (1 to 7): "; cin >> total; track theTrack(length, total); // 创建赛道 theTrack.run(); // 开始比赛 return 0; } ``` ### 1.4 模拟程序的时间管理 在模拟程序中，时间管理是一个重要的方面。在赛马模拟程序中，通过在`track::run()`函数中不断更新`elapsed_time`来模拟时间的流逝： ```mermaid graph TD; A[开始比赛] --> B[更新时间]; B --> C[更新每匹马的状态]; C --> D[等待500毫秒]; D --> E{是否按键}; E -- 否 --> B; E -- 是 --> F[结束比赛]; ``` ### 1.5 删除对象指针数组 在程序结束时，需要正确删除赛道对象中指向马的指针数组。不能简单地使用`delete[] hArray`，因为这样只会删除指针数组，而不会删除指针所指向的马对象。正确的做法是逐个删除每个马对象： ```cpp for(int j=0; j<total_horses; j++) // 删除每匹马 delete hArray[j]; ``` ### 1.6 使用`putch()`函数 为了让每匹马显示不同的颜色，使用了`putch()`函数。因为不是所有编译器都允许`cout`生成颜色，而一些旧的C函数可以实现这一点。在显示马的信息时，使用`putch()`函数绘制马的图形： ```cpp putch(' '); putch('\xDB'); putch(horse_char); putch('\xDB'); ``` 这个函数需要包含`CONIO.H`头文件，但在`HORSE