设计老师类和学生类。每个老师有姓名和研究方向，还可以指导若干个研究生。研究生的私有数据成员包括姓名，专业和学号；编写一个程序，创建包含三个教师的数组。输入每个老师的指导所有研究生的信息，输出所有教师的相关信息，包括指导学生情况。 注意：要求不能使用友元函数！

好的，这是一个关于设计老师类和学生类的问题。根据您的描述，老师类应该包含姓名和研究方向两个数据成员，还应该有一个指向研究生的指针。研究生类应该包含姓名、专业和学号三个数据成员。为了实现老师指导研究生的功能，我们可以在老师类中添加一个指导研究生的函数，该函数可以接受一个研究生对象作为参数，并将该研究生对象添加到老师的指导列表中。

下面是一个示例程序，用于创建包含三个教师的数组，并输入每个老师的指导所有研究生的信息，最后输出所有教师的相关信息，包括指导学生情况。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

using namespace std;

class Student {
public:
    Student(string name, string major, string id) : name_(name), major_(major), id_(id) {}

    string GetName() const { return name_; }
    string GetMajor() const { return major_; }
    string GetId() const { return id_; }

private:
    string name_;
    string major_;
    string id_;
};

class Teacher {
public:
    Teacher(string name, string research_area) : name_(name), research_area_(research_area) {}

    void AddStudent(Student student) {
        students_.push_back(student);
    }

    string GetName() const { return name_; }
    string GetResearchArea() const { return research_area_; }

    void PrintInfo() const {
        cout << "Teacher: " << name_ << endl;
        cout << "Research Area: " << research_area_ << endl;
        cout << "Students:" << endl;
        for (const auto& student : students_) {
            cout << "Name: " << student.GetName() << ", Major: " << student.GetMajor() << ", ID: " << student.GetId() << endl;
        }
        cout << endl;
    }

private:
    string name_;
    string research_area_;
    vector<Student> students_;
};

int main() {
    Teacher teachers[3] = {
        Teacher("Tom", "Computer Science"),
        Teacher("Jerry", "Mathematics"),
        Teacher("Alice", "Physics")
    };

    // Input student information for each teacher
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        cout << "Input student information for teacher " << teachers[i].GetName() << ":" << endl;
        while (true) {
            string name, major, id;
            cout << "Name: ";
            getline(cin, name);
            if (name.empty()) {
                break;
            }
            cout << "Major: ";
            getline(cin, major);
            cout << "ID: ";
            getline(cin, id);
            Student student(name, major, id);
            teachers[i].AddStudent(student);
        }
    }

    // Print teacher information
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        teachers[i].PrintInfo();
    }

    return 0;
}

希望这个程序可以帮助您解决问题。如果您有任何其他问题，请随时问我。