C++面向对象编程：多态性在动物与形状类的应用

"面向对象多态性应用的实验，包括动物类和形状类的实现" 在面向对象编程中，多态性（Polymorphism）是核心概念之一，它允许我们使用一个接口来代表多种不同的类型。这个实验主要通过C++语言展示了如何利用多态性来设计和实现不同类之间的通用操作。 ### 实验内容 #### 题目1 动物类 在这个部分，你需要创建一个基类`Animal`，它包含以下属性和方法： - 属性：名字、年龄、重量 - 构造函数 - `action()` 方法：描述动物的动作，如看门（Dog）、抓老鼠（Cat） - `speak()` 方法：模拟动物的声音，如汪汪（Dog）、喵喵（Cat） - `show()` 方法：输出动物的基本信息 接着，你需要从`Animal`类派生出`Dog`、`Cat`和`Mouse`三个子类，每个子类都有自己的特有行为。例如，`Dog`会看门，`Cat`会抓老鼠，`Mouse`可能没有特定的行为。通过类的多态性，你可以编写通用的代码来处理这些不同类型的动物，而无需知道具体是哪种动物。 #### 题目2 形状类 这部分要求定义一个抽象类`Shape`，包含以下属性和方法： - 属性：长和高 - 构造函数 - 设置长与高的方法 然后，从`Shape`类派生出`Rectangle`（长方形）和`Triangle`（直角三角形）两个子类。每个子类需要实现自己的`area()`方法来计算形状的面积，以及`per()`方法来计算周长。`show()`方法用于打印形状的长、宽或边长信息。 ### 多态性的实现 多态性在C++中通常通过虚函数（virtual functions）来实现。在基类中声明函数为虚函数，使得子类可以重写这些函数并提供自己的实现。当通过基类指针或引用调用这些函数时，实际执行的是子类的版本，这就是动态绑定或多态性。 例如，在`Animal`类中，`action()`和`speak()`可以声明为虚函数： ```cpp class Animal { public: // ... virtual void action() = 0; // 纯虚函数，因为动物的具体动作可能不同 virtual void speak() = 0; // 纯虚函数，因为动物的声音也不同 // ... }; ``` `Dog`、`Cat`和`Mouse`类中分别重写这两个函数，提供各自的行为和声音。 同样，在`Shape`类中，`area()`和`per()`也可以声明为虚函数： ```cpp class Shape { public: // ... virtual double area() const = 0; // 纯虚函数，因为不同形状的面积计算方法不同 virtual double per() const = 0; // 纯虚函数，因为不同形状的周长计算方法不同 // ... }; ``` `Rectangle`和`Triangle`类中则根据几何特性实现这些函数。 ### 输入输出示例 实验中的输入和输出主要涉及初始化不同类型的动物或形状，然后调用它们的`action()`、`speak()`、`area()`、`per()`等方法，显示相应的行为、声音或尺寸信息。 ### 总结 这个实验旨在让你理解面向对象编程中的多态性概念，并能熟练运用C++的虚函数机制来实现多态。通过设计和实现不同的类，你将能够更好地掌握面向对象设计的核心原则，提高编程灵活性和代码复用性。