使用c++语言设计一个比较复杂的程序，需要使用类与继承和派生，并以此程序写一篇论文

好的，这里我为您提供一个比较复杂的C++程序示例，它使用了类与继承和派生的概念，同时还包括了多态、模板、STL等一些高级概念：

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

// 定义一个基类Shape
class Shape {
   public:
      virtual double getArea() = 0; // 纯虚函数
      virtual string getName() = 0; // 纯虚函数
      void setWidth(double w) {
         width = w;
      }
      void setHeight(double h) {
         height = h;
      }
   protected:
      double width;
      double height;
};

// 定义派生类Rectangle
class Rectangle: public Shape {
   public:
      double getArea() {
         return (width * height);
      }
      string getName() {
         return "矩形";
      }
};

// 定义派生类Triangle
class Triangle: public Shape {
   public:
      double getArea() {
         return (width * height)/2;
      }
      string getName() {
         return "三角形";
      }
};

// 定义一个模板函数，用于计算图形集合的总面积
template<typename T>
double getTotalArea(vector<T>& shapes) {
   double total = 0;
   for (typename vector<T>::iterator it = shapes.begin(); it != shapes.end(); ++it) {
      total += it->getArea();
   }
   return total;
}

// 定义一个函数对象，用于比较两个图形的面积大小
class CompareShapes {
   public:
      bool operator()(Shape* a, Shape* b) {
         return a->getArea() < b->getArea();
      }
};

int main() {
   vector<Shape*> shapes;
   Rectangle rect1;
   rect1.setWidth(5);
   rect1.setHeight(7);
   Rectangle rect2;
   rect2.setWidth(3);
   rect2.setHeight(4);
   Triangle tri1;
   tri1.setWidth(5);
   tri1.setHeight(7);
   Triangle tri2;
   tri2.setWidth(3);
   tri2.setHeight(4);
   shapes.push_back(&rect1);
   shapes.push_back(&rect2);
   shapes.push_back(&tri1);
   shapes.push_back(&tri2);

   // 输出图形集合的总面积
   cout << "图形集合的总面积为：" << getTotalArea(shapes) << endl;

   // 对图形集合进行排序
   sort(shapes.begin(), shapes.end(), CompareShapes());

   // 输出图形集合中面积最大的图形的名称
   cout << "图形集合中面积最大的图形是：" << shapes.back()->getName() << endl;

   return 0;
}

在这个程序中，我们定义了一个基类Shape，其中包含了宽和高两个属性，以及两个纯虚函数getArea()和getName()。然后我们定义了两个派生类Rectangle和Triangle，它们都继承了Shape类，并分别实现了计算矩形面积和三角形面积的方法getArea()，以及获取图形名称的方法getName()。在主函数中，我们创建了一个包含四个Shape指针的vector对象，然后将它们指向不同的派生类对象。我们还定义了一个模板函数getTotalArea()，用于计算图形集合的总面积。同时，我们还定义了一个函数对象CompareShapes，用于比较两个图形的面积大小。

在程序运行时，我们首先输出了图形集合的总面积，然后对图形集合进行排序，按照图形面积从小到大排序。最后，我们输出了图形集合中面积最大的图形的名称。

这个程序使用了类与继承和派生的概念，通过继承基类Shape，并实现纯虚函数getArea()和getName()，我们可以实现多态性，使得程序更加灵活和可扩展。在主函数中，我们使用了Shape指针来指向不同的派生类对象，这样可以在运行时动态地确定所调用的方法，实现了多态性。同时，我们还使用了STL中的vector和sort等算法，以及模板函数getTotalArea()，这些高级概念可以提高程序的效率和可扩展性。

综上，这个程序使用了许多C++语言的高级概念，包括类与继承和派生、多态、模板、STL等等。这些概念可以使程序更加灵活和可扩展，提高代码的重用性和可维护性。在实际开发中，程序员可以根据需求选择不同的概念来实现程序的功能，以达到最佳的效果。