C++圆类设计与运算符重载：基于Point类和Plane类实现圆类及文件读写操作

基于Point类及平面基类Plane类，设计圆类Circle，并为Point类和Circle重载实现<<和>>运算符，main(void)函数实现Point对象和Circle对象的读写操作。

Point类结构说明

Point类的数据成员包括： ①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： ①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。 ②公有函数成员void setX(double)和double getX() const分别返回和设置X坐标。 ③公有函数成员void setY(double)和double getY() const分别返回和设置Y坐标。 ④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。 ⑤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类结构说明

Plane类的成员函数包括： ①纯虚函数virtual double length()const用于计算平面图形的周长。 ②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： ①圆心坐标继承自Point类。 ②保护静态数据常量PI(double型)，其值为3.14159。 ③私有数据成员：半径radius(double型)。 Circle类成员函数包括： ①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。 ②公有函数成员void setR(double)和double getR()const分别返回和设置radius。 ③重载double area()const用于计算圆的面积。 ④重载double length()const用于计算圆的周长。 ⑤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。 ⑥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>)

main(void)说明

main(void)的操作顺序描述如下： ①首先已输入的d1、d2来构造Point对象p，并将p用<<写入文本文件s3.txt中。 ②再将文本文件s3.txt打开，应用>>操作将里面的数据读入到Point对象p中。 ③利用Point对象p的数据设置Circle对象c，设置要求：将c的圆心X坐标设置为p的Y坐标，将c的圆心Y坐标设置为p的X坐标，将c的半径设置为p的Y坐标与X坐标的和。并将设置好的c写入二进制文件b3.dat中。 ④再将二进制文件b3.dat打开，将里面的数据读入到Circle对象c中。 ⑤最后以c对象为参数调用f函数。

答案

第一部分，Point类和Circle类的实现如下：

Point类实现：

Point.h文件：

#ifndef __POINT_H__
#define __POINT_H__

#include <iostream>

class Point
{
private:
    double x;
    double y;
public:
    Point(double xv = 0, double yv = 0); /* 构造函数 */
    void setX(double xv);               /* 设置X坐标 */
    void setY(double yv);               /* 设置Y坐标 */
    double getX() const;                /* 获取X坐标 */
    double getY() const;                /* 获取Y坐标 */
    friend std::ostream &operator<<(std::ostream &out, const Point &p); // 运算符<<重载
    friend std::istream &operator>>(std::istream &in, Point &p);         // 运算符>>重载
};

#endif

Point.cpp文件：

#include 'Point.h'

Point::Point(double xv, double yv) : x(xv), y(yv)
{
}

void Point::setX(double xv)
{
    x = xv;
}

void Point::setY(double yv)
{
    y = yv;
}

double Point::getX() const
{
    return x;
}

double Point::getY() const
{
    return y;
}

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

std::istream &operator>>(std::istream &in, Point &p)
{
    char c1, c2, c3;
    double x, y;
    in >> c1 >> x >> c2 >> y >> c3;
    if (c1 == '(' && c2 == ',' && c3 == ')')
    {
        p.setX(x);
        p.setY(y);
    }
    return in;
}

Circle类实现：

Circle.h文件：

#ifndef __CIRCLE_H__
#define __CIRCLE_H__

#include 'Point.h'
#include 'Plane.h'

class Circle : public Point, public Plane
{
private:
    double radius;

protected:
    static const double PI;

public:
    Circle(double xv = 0, double yv = 0, double r = 0); /* 构造函数 */
    void setR(double r);                                /* 设置半径 */
    double getR() const;                                /* 获取半径 */
    double area() const;                                /* 面积 */
    double length() const;                              /* 周长 */
    friend std::ostream &operator<<(std::ostream &out, const Circle &c); // 运算符<<重载
    friend std::istream &operator>>(std::istream &in, Circle &c);         // 运算符>>重载
};

#endif

Circle.cpp文件：

#include 'Circle.h'

const double Circle::PI = 3.14159;

Circle::Circle(double xv, double yv, double r) : Point(xv, yv), radius(r)
{
}

void Circle::setR(double r)
{
    radius = r;
}

double Circle::getR() const
{
    return radius;
}

double Circle::area() const
{
    return PI * radius * radius;
}

double Circle::length() const
{
    return 2 * PI * radius;
}

std::ostream &operator<<(std::ostream &out, const Circle &c)
{
    out << '(' << c.getX() << ',' << c.getY() << '),' << c.getR();
    return out;
}

std::istream &operator>>(std::istream &in, Circle &c)
{
    char ch1, ch2, ch3, ch4, ch5;
    double x, y, r;
    in >> ch1 >> ch2 >> x >> ch3 >> y >> ch4 >> r >> ch5;
    if (ch1 == '(' && ch2 == '(' && ch3 == ',' && ch4 == ')' && ch5 == ')')
    {
        c.setX(x);
        c.setY(y);
        c.setR(r);
    }
    return in;
}

第二部分，main函数的实现如下：

#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
#include 'Point.h'
#include 'Circle.h'

void f(Plane const &p)
{
    cout << p.area() << endl;
    cout << p.length() << endl;
}

int main(void)
{
    double d1, d2;
    cin >> d1 >> d2;
    Point p(d1, d2);
    Circle c;
    ofstream ofs('s3.txt');
    if (ofs)
    {
        ofs << p;
        ofs.close();
    }
    else
    {
        cerr << 'open file s3.txt failed' << endl;
        return -1;
    }
    ifstream ifs('s3.txt');
    if (ifs)
    {
        ifs >> p;
        c.setX(p.getY());
        c.setY(p.getX());
        c.setR(p.getY() + p.getX());
        ifs.close();
    }
    else
    {
        cerr << 'open file s3.txt failed' << endl;
        return -1;
    }
    ofstream ofs1('b3.dat', ios::binary);
    if (ofs1)
    {
        ofs1.write((char *)&c, sizeof(c));
        ofs1.close();
    }
    else
    {
        cerr << 'open file b3.dat failed' << endl;
        return -1;
    }
    ifstream ifs1('b3.dat', ios::binary);
    if (ifs1)
    {
        Circle temp;
        ifs1.read((char *)&temp, sizeof(temp));
        ifs1.close();
        f(temp);
    }
    else
    {
        cerr << 'open file b3.dat failed' << endl;
        return -1;
    }

    return 0;
}

输入样例：

1.0 2.1

输出样例：

30.1907 19.4779

C++圆类设计与运算符重载：基于Point类和Plane类实现圆类及文件读写操作