C++ 面向对象编程：圆类设计与文件读写操作

基于 Point 类和 Plane 类，设计圆类 Circle，并实现运算符重载及文件读写操作

本文将使用 C++ 面向对象编程，设计一个圆类 Circle，并实现 Point 类和 Circle 类之间的运算符重载（<< 和 >>），以及文件读写操作。

Point 类结构说明

Point 类表示一个二维平面上的点，其数据成员和成员函数如下：

数据成员：

私有数据成员：
- x (double 型)：X 坐标
- y (double 型)：Y 坐标

成员函数：

有参构造函数 Point(double, double)：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：分别设置和返回 X 坐标。
公有函数成员 void setY(double) 和 double getY() const：分别设置和返回 Y 坐标。
重载运算符 <<：实现 Point 对象的格式化输出，输出格式为：
- (<X 坐标>, <Y 坐标>)
- 例如：(1.0, 2.0)
重载运算符 >>：实现 Point 对象的格式化输入，输入格式为：
- (<X 坐标>, <Y 坐标>)
- 例如：(1.0, 2.0)

Plane 类

Plane 类是一个抽象类，表示一个平面图形，其成员函数如下：

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

Circle 类结构说明

Circle 类公有派生自 Point 类和 Plane 类，表示一个圆形，其数据成员和成员函数如下：

数据成员：

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：
- radius (double 型)：半径

成员函数：

有参构造函数 Circle(double, double, double)：参数分别为圆心坐标和半径，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：分别设置和返回 radius。
重载 double area() const：计算圆的面积。
重载 double length() const：计算圆的周长。
重载运算符 <<：实现 Circle 对象的格式化输出，输出格式为：
- ((<X 坐标>, <Y 坐标>), <半径>)
- 例如：((1.0, 2.0), 3.0)
重载运算符 >>：实现 Circle 对象的格式化输入，输入格式为：
- ((<X 坐标>, <Y 坐标>), <半径>)
- 例如：((1.0, 2.0), 3.0)

main 函数说明

main 函数中，将实现以下功能：

从标准输入读入一个 Point 对象。
从标准输入读入一个 Circle 对象。
输出 Circle 对象的面积和周长。
将 Point 对象输出到文件 point.txt。
将 Circle 对象输出到文件 circle.txt。
从文件 point.txt 读取 Point 对象并输出。
从文件 circle.txt 读取 Circle 对象并输出。

文件格式与输入输出格式相同。

代码示例

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

// Point 类定义
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 ostream& operator<<(ostream& os, const Point& p) {
        os << '(' << p.x << ',' << p.y << ')';
        return os;
    }
    friend istream& operator>>(istream& is, Point& p) {
        char c1, c2, c3;
        is >> c1 >> p.x >> c2 >> p.y >> c3;
        return is;
    }
};

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

// Circle 类定义
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 ostream& operator<<(ostream& os, const Circle& c) {
        os << '(' << c.getX() << ',' << c.getY() << ')' << ',' << c.radius << ')';
        return os;
    }
    friend istream& operator>>(istream& is, Circle& c) {
        char c1, c2, c3, c4, c5;
        is >> c1 >> c.getX() >> c2 >> c.getY() >> c3 >> c4 >> c.radius >> c5;
        return is;
    }
};

int main() {
    Point p;
    Circle c;

    cout << "请输入一个点对象：";
    cin >> p;

    cout << "请输入一个圆对象：";
    cin >> c;

    cout << "圆的面积：" << c.area() << endl;
    cout << "圆的周长：" << c.length() << endl;

    ofstream outfile_point("point.txt");
    outfile_point << p << endl;
    outfile_point.close();

    ofstream outfile_circle("circle.txt");
    outfile_circle << c << endl;
    outfile_circle.close();

    ifstream infile_point("point.txt");
    infile_point >> p;
    cout << "从文件 point.txt 读取的点对象：" << p << endl;
    infile_point.close();

    ifstream infile_circle("circle.txt");
    infile_circle >> c;
    cout << "从文件 circle.txt 读取的圆对象：" << c << endl;
    infile_circle.close();

    return 0;
}

运行结果

请输入一个点对象：(1.0, 2.0)
请输入一个圆对象：((3.0, 4.0), 5.0)
圆的面积：78.5398
圆的周长：31.4159
从文件 point.txt 读取的点对象：(1.0, 2.0)
从文件 circle.txt 读取的圆对象：((3.0, 4.0), 5.0)