C++ 面向对象编程：设计圆类并重载运算符

本教程将详细讲解如何使用 C++ 面向对象编程，基于 Point 类和 Plane 类设计圆类 Circle。此外，教程还涵盖了对 Point 类和 Circle 类进行重载运算符 '<' 和 '>' 操作，并实现 Point 对象和 Circle 对象的文件读写操作。

Point 类结构说明

Point 类的数据成员包括：

私有数据成员：X 坐标 'x' (double 型)，Y 坐标 'y' (double 型)。

Point 类成员函数包括：

有参构造函数 Point(double, double)，其中参数分别为 X 坐标和 Y 坐标，默认值均为 0。
公有函数成员 void setX(double) 和 double getX() const 分别返回和设置 X 坐标。
公有函数成员 void setY(double) 和 double getY() const 分别返回和设置 Y 坐标。
重载运算符 '<' 以实现 Point 对象的格式输出，输出格式要求：

'(<X 坐标>, <Y 坐标>)

例如：'(1.0, 2.0)' 等。
重载运算符 '>' 以实现 Point 对象的格式输入，输入格式要求：

'(<X 坐标>, <Y 坐标>)

例如：'(1.0, 2.0)' 等。

Plane 类

Plane 类的成员函数包括：

纯虚函数 virtual double length() const 用于计算平面图形的周长。
纯虚函数 virtual double area() const 用于计算平面图形的面积。

Circle 类结构说明

公有派生圆类 Circle 以点类 Point、平面图形类 Plane 为基类，Circle 类的结构说明如下：

Circle 类的数据成员包括：

圆心坐标继承自 Point 类。
保护静态数据常量 PI (double 型)，其值为 3.14159。
私有数据成员：半径 radius (double 型)。

Circle 类成员函数包括：

有参构造函数 Circle(double, double, double)，其中函数参数包括圆心坐标和半径，圆心调用 Point 类构造函数进行构造，各参数默认值为 0。
公有函数成员 void setR(double) 和 double getR() const 分别返回和设置 radius。
重载 double area() const 用于计算圆的面积。
重载 double length() const 用于计算圆的周长。
重载运算符 '<' 以实现 Circle 对象的格式输出，输出格式要求：

'((<X 坐标>, <Y 坐标>), <半径>)

例如：'((1.0, 2.0), 3.0)' 等。
重载运算符 '>' 以实现 Circle 对象的格式输入，输入格式要求：

'((<X 坐标>, <Y 坐标>), <半径>)

例如：'((1.0, 2.0), 3.0)' 等。

代码示例

// Point.h
#ifndef POINT_H
#define POINT_H

class Point {
private:
    double x;
    double y;
public:
    Point(double x = 0.0, double y = 0.0) : x(x), y(y) {}
    void setX(double x) { this->x = x; }
    double getX() const { return x; }
    void setY(double y) { this->y = y; }
    double getY() const { return y; }
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Point& p);  // 重载 << 运算符
    friend std::istream& operator>>(std::istream& in, Point& p);      // 重载 >> 运算符
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Point& p) {
    out << '(' << p.x << ',' << p.y << ')';
    return out;
}

std::istream& operator>>(std::istream& in, Point& p) {
    char c; // 用于读取括号和逗号
    in >> c;  // 读取左括号
    in >> p.x; // 读取 x 坐标
    in >> c;  // 读取逗号
    in >> p.y; // 读取 y 坐标
    in >> c;  // 读取右括号
    return in;
}

#endif // POINT_H

// Plane.h
#ifndef PLANE_H
#define PLANE_H

class Plane {
public:
    virtual double length() const = 0;
    virtual double area() const = 0;
};

#endif // PLANE_H

// Circle.h
#ifndef CIRCLE_H
#define CIRCLE_H

#include "Point.h"
#include "Plane.h"

class Circle : public Point, public Plane {
protected:
    static const double PI = 3.14159;
private:
    double radius;
public:
    Circle(double x = 0.0, double y = 0.0, double radius = 0.0) : Point(x, y), radius(radius) {}
    void setR(double radius) { this->radius = radius; }
    double getR() const { return radius; }
    double area() const override { return PI * radius * radius; }
    double length() const override { return 2 * PI * radius; }
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Circle& c);  // 重载 << 运算符
    friend std::istream& operator>>(std::istream& in, Circle& c);      // 重载 >> 运算符
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Circle& c) {
    out << '(' << c.getX() << ',' << c.getY() << ')' << ',' << c.radius;  // 输出圆心坐标和半径
    return out;
}

std::istream& operator>>(std::istream& in, Circle& c) {
    char c1, c2, c3; // 用于读取括号和逗号
    in >> c1;  // 读取左括号
    in >> c.getX();  // 读取 x 坐标
    in >> c2;  // 读取逗号
    in >> c.getY();  // 读取 y 坐标
    in >> c3;  // 读取右括号
    in >> c.radius;  // 读取半径
    return in;
}

#endif // CIRCLE_H

// main.cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include "Circle.h"

int main() {
    // 创建 Circle 对象
    Circle circle1(1.0, 2.0, 3.0);
    std::cout << "Circle 1: " << circle1 << std::endl;

    // 从文件中读取 Circle 对象
    std::ifstream inputFile("circle.txt");
    Circle circle2;
    inputFile >> circle2;
    std::cout << "Circle 2: " << circle2 << std::endl;
    inputFile.close();

    // 将 Circle 对象写入文件
    std::ofstream outputFile("circle.txt");
    outputFile << circle1 << std::endl;
    outputFile.close();

    return 0;
}

总结

本教程演示了如何使用 C++ 面向对象编程设计圆类并重载运算符。通过重载运算符，我们可以方便地进行对象输入输出，并实现文件读写操作。