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C++：虚函数与多态性习题2

article 2025/2/3 0:11:22

题目内容：

编写程序，声明抽象基类Shape，由它派生出3个派生类：Circle、Rectangle、Triangle，用虚函数分别计算图形面积，并求它们的和。要求用基类指针数组，使它每一个元素指向一个派生类对象。

输出样例如下如图：

代码如下：

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

class Shape
{
public:
    virtual double Area() = 0;
    virtual ~Shape() {}
};

class Circle : public Shape
{
private:
    double radius;
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}
    virtual double Area()
    {
        return 3.14 * radius * radius;
    }
};

class Rectangle : public Shape
{
private:
    double width, height;
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}
    virtual double Area()
    {
        return width * height;
    }
};

class Triangle : public Shape
{
private:
    double base, height;
public:
    Triangle(double b, double h) : base(b), height(h) {}
    virtual double Area()
    {
        return 0.5 * base * height;
    }
};

int main()
{
    Shape* shapes[3];
    shapes[0] = new Circle(5.0);
    shapes[1] = new Rectangle(4.0, 6.0);
    shapes[2] = new Triangle(3.0, 4.0);

    double totalArea = 0.0;
    for (int i = 0; i < 3; ++i)
    {
        totalArea += shapes[i]->Area();
        cout << "Shape " << i + 1 << "面积为: " << shapes[i]->Area() << endl;
    }
    cout << "总面积为: " << totalArea << endl;
    return 0;
}

这段 C++ 代码实现了一个简单的面向对象程序，用于计算不同形状（圆形、矩形、三角形）的面积以及它们的总面积。下面将对代码进行详细解释：
1. 抽象基类Shape类的定义

virtual double Area() = 0;：这是一个纯虚函数，意味着Shape类是一个抽象基类，不能实例化对象。所有继承自Shape的派生类都必须实现这个Area函数，用于计算各自形状的面积。
virtual ~Shape() {}：虚析构函数，确保在通过基类指针删除派生类对象时，能够正确调用派生类的析构函数，避免内存泄漏。

2. 派生类Circle的定义

class Circle : public Shape：Circle类继承自Shape类，使用public继承方式，意味着Shape类的公有成员在Circle类中仍然是公有的。
double radius;：私有成员变量，用于存储圆的半径。
Circle(double r) : radius(r) {}：构造函数，用于初始化圆的半径。
virtual double Area()：重写基类的纯虚函数Area，实现计算圆面积的功能，圆的面积公式为，这里取 3.14。

3. 派生类Recently的定义

class Rectangle : public Shape：Rectangle类继承自Shape类。
double width, height;：私有成员变量，分别存储矩形的宽度和高度。
Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}：构造函数，用于初始化矩形的宽度和高度。
virtual double Area()：重写基类的纯虚函数Area，实现计算矩形面积的功能。

4. 派生类Triangle的定义

class Triangle : public Shape：Triangle类继承自Shape类。
double base, height;：私有成员变量，分别存储三角形的底和高。
Triangle(double b, double h) : base(b), height(h) {}：构造函数，用于初始化三角形的底和高。
virtual double Area()：重写基类的纯虚函数Area，实现计算三角形面积的功能。

5. 主函数

Shape* shapes[3];：定义一个基类指针数组，用于存储不同形状对象的指针。
shapes[0] = new Circle(5.0);、shapes[1] = new Rectangle(4.0, 6.0);、shapes[2] = new Triangle(3.0, 4.0);：使用new运算符动态创建Circle、Rectangle和Triangle对象，并将它们的指针存储在shapes数组中。
double totalArea = 0.0;：用于存储所有形状的总面积。
for (int i = 0; i < 3; ++i)：遍历shapes数组，调用每个形状对象的Area函数计算面积，并累加到totalArea中，同时输出每个形状的面积。
cout << "总面积为: " << totalArea << endl;：输出所有形状的总面积。