13.13（Shape 类层次结构）实现习题12.7（基于图12.3中的类层次结构）设计的Shape类 层次结构。每个TwoDimensionalShape类都包含成员函数getArea，用于计算二维形状的面积。每个ThreeDimensionalShape类都包含成员函数getArea和 getVolume，分别用于算三维形状的表面积和体积。编写一个程序，使用一个Shape指针的vector对象，它的元素指向类层次中每个具体类的对象。程序应打印输出该vector对象每个元素所指的对象。同样，在处理该vector对象中所有形状的循环中，程序应判断每个形状到底是TwoDimensionalShape 类的还是ThreeDimensionalShape 类的。如果属于TwoDimensionalShape类，就显示其面积，如果属于ThreeDimensionalShape类，就显示其表面积和体积。

以下是实现Shape类层次结构的代码：

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

class Shape {
public:
    virtual void print() const = 0; // 纯虚函数，用于输出形状信息
};

class TwoDimensionalShape : public Shape {
public:
    virtual double getArea() const = 0; // 纯虚函数，用于计算二维形状的面积
};

class ThreeDimensionalShape : public Shape {
public:
    virtual double getArea() const = 0; // 纯虚函数，用于计算三维形状的表面积
    virtual double getVolume() const = 0; // 纯虚函数，用于计算三维形状的体积
};

class Circle : public TwoDimensionalShape {
private:
    double radius;
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}
    double getArea() const {
        return 3.14159 * radius * radius;
    }
    void print() const {
        cout << "Circle with radius " << radius << endl;
    }
};

class Square : public TwoDimensionalShape {
private:
    double side;
public:
    Square(double s) : side(s) {}
    double getArea() const {
        return side * side;
    }
    void print() const {
        cout << "Square with side " << side << endl;
    }
};

class Sphere : public ThreeDimensionalShape {
private:
    double radius;
public:
    Sphere(double r) : radius(r) {}
    double getArea() const {
        return 4 * 3.14159 * radius * radius;
    }
    double getVolume() const {
        return 4.0 / 3.0 * 3.14159 * radius * radius * radius;
    }
    void print() const {
        cout << "Sphere with radius " << radius << endl;
    }
};

class Cube : public ThreeDimensionalShape {
private:
    double side;
public:
    Cube(double s) : side(s) {}
    double getArea() const {
        return 6 * side * side;
    }
    double getVolume() const {
        return side * side * side;
    }
    void print() const {
        cout << "Cube with side " << side << endl;
    }
};

int main() {
    vector<Shape*> shapes;
    shapes.push_back(new Circle(2.0));
    shapes.push_back(new Square(3.0));
    shapes.push_back(new Sphere(2.0));
    shapes.push_back(new Cube(3.0));

    for (auto s : shapes) {
        s->print();
        if (dynamic_cast<TwoDimensionalShape*>(s)) {
            cout << "Area: " << dynamic_cast<TwoDimensionalShape*>(s)->getArea() << endl;
        } else if (dynamic_cast<ThreeDimensionalShape*>(s)) {
            auto three_d_shape = dynamic_cast<ThreeDimensionalShape*>(s);
            cout << "Surface Area: " << three_d_shape->getArea() << endl;
            cout << "Volume: " << three_d_shape->getVolume() << endl;
        }
        cout << endl;
    }

    for (auto s : shapes) {
        delete s;
    }
    return 0;
}

该程序定义了Shape类作为基类，其中有一个纯虚函数print，用于输出形状信息。TwoDimensionalShape和ThreeDimensionalShape分别继承自Shape类，并且都包含一个纯虚函数getArea，用于计算二维形状的面积和三维形状的表面积。ThreeDimensionalShape还包含一个纯虚函数getVolume，用于计算三维形状的体积。程序还定义了四个具体类Circle、Square、Sphere和Cube，分别继承自TwoDimensionalShape和ThreeDimensionalShape，并实现了各自的getArea和getVolume函数。

在main函数中，首先创建一个Shape指针的vector对象shapes，并向其中添加四个具体类的对象。然后，通过一个循环遍历该vector对象中的所有元素，并依次调用每个元素的print函数，打印出该元素所指的对象信息。接着，程序使用dynamic_cast运算符判断每个元素到底是TwoDimensionalShape类的还是ThreeDimensionalShape类的，并分别输出其面积或表面积和体积。最后，程序删除所有动态分配的对象，释放内存。