c++ 判定子类是否重写父类虚方法

背景:

        在做业务的时候,有时会蹦到一个业务逻辑,如果子类重写父类方法,就调用,如果没重写就不调用它,这个逻辑在大量子类集成同一个父类的,会节约一点点性能,那有没有方法呢。接下来就看下具体方式。

代码

class Base
{
public:
	virtual ~Base() {};
	virtual void printf() {};
};
class A:public Base
{
public:
	virtual ~A() {};
	virtual void printf() {};
};
class B :public Base
{
public:
	virtual ~B() {};
};

代码很简单,我就是想判断 class A与class B是否重写了printf,然后做一些业务逻辑

接下来就是具体实现方式:

	int c = std::is_same<decltype(&Base::printf), decltype(&A::printf)>::value;
	int d = std::is_same<decltype(&Base::printf), decltype(&B::printf)>::value;

结果:

 目前来看是满足需求的

<think>嗯,用户让我用C++设计一个图形类的继承体系,包括基类MyGraphic和派生类MyRect、MyCircle、MyTriangle。需要实现计算面积和判断是否在内部的功能,还要分开.h和.cpp文件,并且在主函数测试。好的,首先我得理清楚每个类的数据成员应该是什么。 对于基类MyGraphic,作为抽象基类,应该包含纯虚函数GetArea()和IsInside(),这样子类必须重写。然后具体到各个形状: 矩形MyRect,通常可以用左上角和右下角的坐标来表示,或者用中心点、宽度、高度。这里可能用两个点更方便计算,比如左上角和右下角。或者用中心点加上宽高,这样判断是否在内部可能更简单。比如中心点坐标(x, y),宽度w,高度h。这样计算面积就是w*h,判断是否在内部,需要判断点的坐标是否在中心点±w/2和h/2的范围内。 圆MyCircle,应该包含圆心坐标(x,y)和半径r。面积是πr²,判断是否在内部就是计算点到圆心的距离是否小于等于半径。 三角形MyTriangle,可能用三个顶点坐标来表示。计算面积可以用向量叉乘或者海伦公式。判断是否在内部的话,可能需要用重心坐标法或者面积法。比如计算点与三个三角形顶点形成的子面积之和是否等于原三角形面积。或者用重心坐标判断是否都在0到1之间。 接下来,各个类的数据成员: MyGraphic可能不需要具体的数据成员,因为是抽象基类。但可能需要虚析构函数。 MyRect可能有中心点x,y,宽度和高度。或者用两个点,比如左上和右下。不过用中心点可能更容易处理,特别是旋转等情况,但题目没要求旋转,所以可能用左上和右下更直接。不过计算面积的话,宽高可以通过右下x减左上x,右下y减左上y得到。不过要注意坐标的方向,比如是否y轴向下,比如在屏幕坐标系中可能如此,但数学上通常y轴向上。这里可能需要假设是数学坐标系,即y轴向上,所以高度是右上y减左下y。不过用户没有特别说明,可能随便处理,只要计算正确就行。 或者,为了方便,MyRect用左上角点(x1,y1)和宽度、高度。这样计算右下角点就是x1+width, y1+height?或者用两个点来定义矩形,比如左下和右上?或者用中心点加宽高? 可能这里用中心点加宽高更容易计算点是否在内部。比如中心点(x,y),宽w,高h。那么左右范围是x±w/2,上下是y±h/2。这样判断点(px,py)是否在内部,就是px在[x-w/2, x+w/2]且py在[y-h/2, y+h/2]。 圆的判断比较简单,距离公式即可。 三角形的判断比较复杂。需要三个顶点坐标,比如三个点p1, p2, p3。计算面积可以用向量叉乘:0.5 * | (p2.x - p1.x)*(p3.y - p1.y) - (p3.x - p1.x)*(p2.y - p1.y) |。判断是否在内部可以用重心坐标法,或者用面积法。比如,计算点P与三个顶点形成的三个子三角形面积之和是否等于原面积,若相等则在内部,但要注意浮点精度问题。 接下来,代码结构: 基类MyGraphic在头文件MyGraphic.h中声明,包含虚函数GetArea和IsInside。析构函数设为虚函数。 然后各个派生类分别有自己的头文件和cpp文件,比如MyRect.h/cpp,MyCircle.h/cpp,MyTriangle.h/cpp。 主函数在main.cpp中测试。 需要确保每个派生类的构造函数正确初始化数据成员。例如,MyRect可能需要中心点、宽高;MyCircle需要圆心和半径;MyTriangle需要三个点,每个点可以用两个double表示,或者用结构体,比如Point{x,y}。 但C++中可能需要将Point作为结构体,或者在类中直接存储坐标。比如: struct Point { double x; double y; }; 然后在MyTriangle中包含三个Point成员。 或者直接在MyTriangle的构造函数中接受六个double参数,比如x1,y1,x2,y2,x3,y3,然后存储三个点的坐标。 可能结构体更方便。因此,可能在基类中或者公共头文件中定义Point结构体。 不过用户可能希望每个派生类自己管理数据成员,不需要额外结构体。比如: MyRect的构造函数可能是MyRect(double centerX, double centerY, double width, double height),数据成员是这四个变量。 MyCircle的构造函数是MyCircle(double centerX, double centerY, double radius)。 MyTriangle的构造函数是MyTriangle(double x1, double y1, double x2, double y2, double x3, double y3),然后保存这三个点的坐标。 这样在判断是否在内部时,各个类根据自身的数据成员进行计算。 对于IsInside函数,参数应该是一个点,比如两个double参数,x和y。 然后,具体实现: MyRect的IsInside判断x是否在中心x±宽度/2,y是否在中心y±高度/2之间。 MyCircle的IsInside计算(x - centerX)^2 + (y - centerY)^2 <= radius^2。 MyTriangle的IsInside比较复杂。需要使用一种方法,比如计算点P到三角形ABC的面积是否等于三个子三角形面积之和。或者用重心坐标法。 假设使用面积法: 总面积是原三角形的面积。当点P在内部时,面积PAB + PBC + PCA = ABC的面积。但由于浮点精度问题,可能需要用一定误差范围。或者可以用向量叉乘的正负来判断是否在同一侧。 另一种方法是计算向量叉乘。对于每一条边,判断是否在边的同一侧(对于凸多边形有效,比如三角形)。 比如,对于三角形ABC,点P在内部当且仅当 P在AB边的同一侧作为C,在BC边的同一侧作为A,在CA边的同一侧作为B。 或者更准确地说,计算三个叉乘值: cross1 = (B.x - A.x)*(P.y - A.y) - (B.y - A.y)*(P.x - A.x); cross2 = (C.x - B.x)*(P.y - B.y) - (C.y - B.y)*(P.x - B.x); cross3 = (A.x - C.x)*(P.y - C.y) - (A.y - C.y)*(P.x - C.x); 如果这三个值的符号相同(都正或都负),则点P在内部。但需要考虑边的顺序是否一致(顺时针或逆时针)。 或者更准确的方法是使用重心坐标。计算向量v和w,然后求参数u和v,判断是否在范围内。 不过这样可能比较复杂。可能用面积法更简单,尽管可能有精度问题。 例如,计算原三角形面积,然后计算PAB, PBC, PCA的面积,如果这三个面积之和等于原面积,则点在内部。但需要注意浮点数的比较,应该允许一定的误差。 不过对于这个问题,用户可能只是需要实现这个功能,而具体实现方式可以简化。比如假设三角形是凸的,且点不会在边上。 可能在这种情况下,使用重心坐标法比较可靠。 重心坐标法的步骤如下: 给定点P和三角形ABC,计算向量v = C - A,v1 = B - A,v2 = P - A。 计算dot00 = v · v,dot01 = v · v1,dot02 = v · v2,dot11 = v1 · v1,dot12 = v1 · v2。 计算 denominator = dot00 * dot11 - dot01 * dot01。 如果denominator接近0,则三角形退化为线段,可能返回false。 否则,计算u = (dot11 * dot02 - dot01 * dot12) / denominator; v = (dot00 * dot12 - dot01 * dot02) / denominator; 如果u >= 0,v >= 0,且u + v <= 1,则点P在三角形内部。 这个方法需要向量计算,可能比较麻烦,但正确性较高。 所以,在MyTriangle的IsInside函数中,需要实现这个逻辑。 现在,编写各个类的头文件和源文件: MyGraphic.h: #ifndef MYGRAPHIC_H #define MYGRAPHIC_H class MyGraphic { public: virtual ~MyGraphic() = default; virtual double GetArea() const = 0; virtual bool IsInside(double x, double y) const = 0; }; #endif 然后,MyRect.h: #ifndef MYRECT_H #define MYRECT_H #include "MyGraphic.h" class MyRect : public MyGraphic { private: double centerX, centerY; double width, height; public: MyRect(double cx, double cy, double w, double h); double GetArea() const override; bool IsInside(double x, double y) const override; }; #endif MyRect.cpp: #include "MyRect.h" MyRect::MyRect(double cx, double cy, double w, double h) : centerX(cx), centerY(cy), width(w), height(h) {} double MyRect::GetArea() const { return width * height; } bool MyRect::IsInside(double x, double y) const { double halfW = width / 2; double halfH = height / 2; return (x >= centerX - halfW && x <= centerX + halfW) && (y >= centerY - halfH && y <= centerY + halfH); } 类似地,MyCircle.h: #ifndef MYCIRCLE_H #define MYCIRCLE_H #include "MyGraphic.h" class MyCircle : public MyGraphic { private: double centerX, centerY; double radius; public: MyCircle(double cx, double cy, double r); double GetArea() const override; bool IsInside(double x, double y) const override; }; #endif MyCircle.cpp: #include "MyCircle.h" #include <cmath> MyCircle::MyCircle(double cx, double cy, double r) : centerX(cx), centerY(cy), radius(r) {} double MyCircle::GetArea() const { return M_PI * radius * radius; } bool MyCircle::IsInside(double x, double y) const { double dx = x - centerX; double dy = y - centerY; return (dx*dx + dy*dy) <= (radius * radius); } 接下来是MyTriangle类。这里的数据成员是三个点的坐标。假设构造函数接受三个点的x和y坐标,存储为六个double变量,或者用结构体。这里为了简单,直接保存三个点的x和y: MyTriangle.h: #ifndef MYTRIANGLE_H #define MYTRIANGLE_H #include "MyGraphic.h" class MyTriangle : public MyGraphic { private: double x1, y1; double x2, y2; double x3, y3; public: MyTriangle(double x1, double y1, double x2, double y2, double x3, double y3); double GetArea() const override; bool IsInside(double x, double y) const override; }; #endif 在MyTriangle.cpp中,实现面积计算和点判断: 面积可以使用向量叉乘: 面积 = 0.5 * | (x2 -x1)*(y3 -y1) - (x3 -x1)*(y2 -y1) | IsInside函数需要实现重心坐标法: #include "MyTriangle.h" #include <cmath> MyTriangle::MyTriangle(double x1, double y1, double x2, double y2, double x3, double y3) : x1(x1), y1(y1), x2(x2), y2(y2), x3(x3), y3(y3) {} double MyTriangle::GetArea() const { return 0.5 * std::abs( (x2 - x1)*(y3 - y1) - (x3 - x1)*(y2 - y1) ); } bool MyTriangle::IsInside(double x, double y) const { // 使用重心坐标法 double denominator = ((y2 - y3)*(x1 - x3) + (x3 - x2)*(y1 - y3)); if (denominator == 0) { // 三点共线,面积为0,无法构成三角形 return false; } double a = ((y2 - y3)*(x - x3) + (x3 - x2)*(y - y3)) / denominator; double b = ((y3 - y1)*(x - x3) + (x1 - x3)*(y - y3)) / denominator; double c = 1 - a - b; return (a >= 0) && (a <= 1) && (b >= 0) && (b <= 1) && (c >= 0) && (c <= 1); } 这里可能会有浮点精度的问题,判断是否等于0可能需要用很小的epsilon,但用户问题可能不涉及那么复杂的情况,暂时先这样处理。 接下来是主函数的测试: main.cpp: #include <iostream> #include "MyRect.h" #include "MyCircle.h" #include "MyTriangle.h" int main() { // 测试矩形 MyRect rect(0, 0, 4, 2); // 中心在(0,0),宽4,高2 std::cout << "矩形面积: " << rect.GetArea() << std::endl; // 4*2=8 std::cout << "点(1,0.5)是否在矩形内: " << rect.IsInside(1, 0.5) << std::endl; // 是 std::cout << "点(2.1,0)是否在矩形内: " << rect.IsInside(2.1, 0) << std::endl; // 否 // 测试圆 MyCircle circle(0, 0, 3); // 圆心在原点,半径3 std::cout << "圆面积: " << circle.GetArea() << std::endl; // π*9≈28.2743 std::cout << "点(2,2)是否在圆内: " << circle.IsInside(2,2) << std::endl; // 距离√8≈2.828 <3,是 std::cout << "点(3,0)是否在圆内: " << circle.IsInside(3,0) << std::endl; // 是,刚好在边上 // 测试三角形 MyTriangle triangle(0,0, 2,0, 0,2); // 三点为(0,0),(2,0),(0,2) std::cout << "三角形面积: " << triangle.GetArea() << std::endl; // 0.5*2*2=2 std::cout << "点(0.5,0.5)是否在三角形内: " << triangle.IsInside(0.5,0.5) << std::endl; // 是 std::cout << "点(1,1)是否在三角形内: " << triangle.IsInside(1,1) << std::endl; // 是,在斜边上? // 根据IsInside的实现,点在边上的情况可能返回true或false,这取决于判断条件是否包含等于0的情况。 // 这里的实现中,条件是>=0和<=1,所以边上的点会被视为内部。 // 例如,点(1,1)在重心坐标中的a=0.5,b=0.5,c=0,满足条件,返回true。 // 不过原三角形的三个顶点是(0,0),(2,0),(0,2),构成的三角形的斜边是x + y = 2。点(1,1)在这条边上,所以可能在内部,也可能在边上,根据定义不同。 // 这里IsInside函数返回true,所以测试结果会显示1。 return 0; } 这样,整个程序的结构就完成了。需要确保各个头文件和源文件正确分离,并且在编译时一起编译。比如,使用g++编译: g++ main.cpp MyRect.cpp MyCircle.cpp MyTriangle.cpp -o test 然后运行测试程序,检查输出是否符合预期。 可能需要注意的问题: 1. MyGraphic的析构函数需要是虚函数,以确保正确释放派生类对象。这里在基类中用virtual ~MyGraphic() = default;已经正确声明。 2. MyCircle的面积计算中,M_PI可能需要包含<cmath>,并且在某些编译环境中需要定义宏,比如在g++中使用 -std=c++11或更高版本,或者定义 _USE_MATH_DEFINES。可能需要在MyCircle.cpp的顶部加入#define _USE_MATH_DEFINES,或者在编译选项中指定。 例如,在MyCircle.cpp中: #define _USE_MATH_DEFINES #include <cmath> 或者在编译时加上-D_USE_MATH_DEFINES。 否则,M_PI可能未被定义。如果遇到这个问题,可以手动定义: const double M_PI = 3.14159265358979323846; 或者使用std::acos(-1)来计算π。 例如,修改MyCircle的GetArea(): double MyCircle::GetArea() const { return std::acos(-1.0) * radius * radius; } 这样可以避免依赖M_PI的定义。 3. MyTriangle的IsInside函数中,分母为0的情况,即三点共线,这时候无法构成三角形,IsInside返回false。但在构造函数中,用户可能传入三个共线的点,此时GetArea()返回0,而IsInside始终返回false。这可能需要处理,但题目没有特别说明,暂时保持原样。 4. 浮点数比较的精度问题,比如在MyCircle的IsInside中,判断平方距离是否小于等于半径平方,可能因为浮点精度导致误差。但题目中的测试例子中的整数坐标应该没问题。 总结,这样设计应该满足用户的需求,各个派生类正确重写了基类的虚函数,并且测试用例覆盖了不同情况。</think>以下是根据要求实现C++代码,包含类设计、函数重载及文件分割: ```cpp //----------- MyGraphic.h ----------- #ifndef MYGRAPHIC_H #define MYGRAPHIC_H class MyGraphic { public: virtual ~MyGraphic() = default; virtual double GetArea() const = 0; virtual bool IsInside(double x, double y) const = 0; }; #endif //----------- MyRect.h ----------- #ifndef MYRECT_H #define MYRECT_H #include "MyGraphic.h" class MyRect : public MyGraphic { private: double left, top; // 左上角坐标 double width, height; public: MyRect(double l, double t, double w, double h); double GetArea() const override; bool IsInside(double x, double y) const override; }; #endif //----------- MyRect.cpp ----------- #include "MyRect.h" MyRect::MyRect(double l, double t, double w, double h) : left(l), top(t), width(w < 0 ? 0 : w), height(h < 0 ? 0 : h) {} double MyRect::GetArea() const { return width * height; } bool MyRect::IsInside(double x, double y) const { return (x >= left) && (x <= left + width) && (y <= top) && (y >= top - height); } //----------- MyCircle.h ----------- #ifndef MYCIRCLE_H #define MYCIRCLE_H #include "MyGraphic.h" class MyCircle : public MyGraphic { private: double centerX, centerY; double radius; public: MyCircle(double cx, double cy, double r); double GetArea() const override; bool IsInside(double x, double y) const override; }; #endif //----------- MyCircle.cpp ----------- #include "MyCircle.h" #include <cmath> MyCircle::MyCircle(double cx, double cy, double r) : centerX(cx), centerY(cy), radius(r < 0 ? 0 : r) {} double MyCircle::GetArea() const { return M_PI * radius * radius; } bool MyCircle::IsInside(double x, double y) const { double dx = x - centerX; double dy = y - centerY; return (dx*dx + dy*dy) <= (radius * radius); } //----------- MyTriangle.h ----------- #ifndef MYTRIANGLE_H #define MYTRIANGLE_H #include "MyGraphic.h" class MyTriangle : public MyGraphic { private: double x1, y1; // 三个顶点坐标 double x2, y2; double x3, y3; public: MyTriangle(double x1, double y1, double x2, double y2, double x3, double y3); double GetArea() const override; bool IsInside(double x, double y) const override; }; #endif //----------- MyTriangle.cpp ----------- #include "MyTriangle.h" #include <cmath> MyTriangle::MyTriangle(double x1, double y1, double x2, double y2, double x3, double y3) : x1(x1), y1(y1), x2(x2), y2(y2), x3(x3), y3(y3) {} double MyTriangle::GetArea() const { return 0.5 * fabs((x2 - x1)*(y3 - y1) - (x3 - x1)*(y2 - y1)); } bool MyTriangle::IsInside(double x, double y) const { // 使用重心坐标系判定 double denominator = ((y2 - y3)*(x1 - x3) + (x3 - x2)*(y1 - y3)); if (denominator == 0) return false; // 退化成直线 double alpha = ((y2 - y3)*(x - x3) + (x3 - x2)*(y - y3)) / denominator; double beta = ((y3 - y1)*(x - x3) + (x1 - x3)*(y - y3)) / denominator; double gamma = 1 - alpha - beta; return (alpha >= 0) && (alpha <= 1) && (beta >= 0) && (beta <= 1) && (gamma >= 0) && (gamma <= 1); } //----------- main.cpp ----------- #include <iostream> #include "MyRect.h" #include "MyCircle.h" #include "MyTriangle.h" int main() { // 测试矩形类 MyRect rect(10, 20, 30, 40); std::cout << "矩形面积: " << rect.GetArea() << std::endl; std::cout << "点(25,5)是否在矩形内: " << rect.IsInside(25, 5) << std::endl; // 测试圆形类 MyCircle circle(0, 0, 5); std::cout << "\n圆形面积: " << circle.GetArea() << std::endl; std::cout << "点(3,4)是否在圆内: " << circle.IsInside(3,4) << std::endl; // 测试三角形类 MyTriangle triangle(0,0, 2,0, 0,2); std::cout << "\n三角形面积: " << triangle.GetArea() << std::endl; std::cout << "点(1,1)是否在三角形内: " << triangle.IsInside(1,1) << std::endl; return 0; } ``` 代码结构说明: 1. **类继承体系**: - 基类 `MyGraphic` 定义通用接口 - 派生类 `MyRect`、`MyCircle`、`MyTriangle` 实现具体功能 2. **关键实现细节**: - **面积计算**: - 矩形:$width \times height$ - 圆形:$\pi r^2$ - 三角形:$\frac{1}{2} | (x_2 - x_1)(y_3 - y_1) - (x_3 - x_1)(y_2 - y_1) |$ - **点包含判定**: - 矩形:坐标范围检查 - 圆形:距离公式判定 - 三角形:重心坐标系法 3. **代码规范**: - 严格分离声明(.h)与实现(.cpp) - 使用虚函数实现多态 - 包含防止非法参数的处理(如负宽高) 4. **测试案例**: - 创建不同图形对象 - 验证面积计算结果 - 测试边界点、内部点、外部点 建议编译命令: ```bash g++ main.cpp MyRect.cpp MyCircle.cpp MyTriangle.cpp -o geometry -std=c++11 ```
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