【C++】日期类
日期类
文章目录
- 日期类
- 一、日期类的成员变量和默认成员函数：
- 二、比较运算符重载
- 三、+和-运算符重载
- +和+=运算符
- -和-=运算符重载
- 四、++和--运算符重载
- 五、流插入和流提取函数重载
- 5.1 流插入和流提取重载函数声明写在哪？
- 5.2 具体代码实现
- 六、完整代码实现
一、日期类的成员变量和默认成员函数：
在设计一个类时，我们首先要想这个类有什么特性，需要什么成员变量。日期类显然的有年月日三个基础的数据，所以简单的日期类的成员变量就是他们三
class Date
{
public://...
private:int _year;int _month;int _day;
};
确定了三个成员变量，而后我们该思考默认成员函数，编译器的默认函数是什么行为，我们自己该不该写。
现在我们来回顾一下编译器生成的六个默认成员函数的行为。
-
构造函数
编译器生成的默认构造函数：
- 对于自定义类型变量，会调用它的默认构造函数
- 对于内置类型变量没有要求
构造函数走初始化列表规则：
编译器自己生成的默认构造函数的参数列表是空的，换句话说它仅支持不传参调用
class Date { public:Date(int year = 2025, int month = 4, int day = 21):_year(year),_month(month),_day(day){}//...... private:int _year;int _month;int _day; };
-
拷贝构造
编译器默认生成的拷贝构造函数：
- 对于内置类型成员：对内置类型成员变量会完成值拷贝/浅拷贝(⼀个字节⼀个字节的拷贝)
- 对于自定义类型成员：对自定义类型成员变量会调用他的拷贝构造。
我们的三个成员变量都是内置类型，而且没有额外的空间申请，拷贝构造也没有必要自己写
-
赋值运算符重载
编译器默认生成的赋值运算符重载函数：
- 对于内置类型成员：对内置类型成员变量会完成值拷贝/浅拷贝(⼀个字节⼀个字节的拷贝)
- 对于自定义类型成员：对自定义类型成员变量会调用他的赋值运算符重载函数。
我们的三个成员变量都是内置类型，而且没有额外的空间申请，赋值运算符重载也没有必要自己写
-
析构函数
编译器默认生成的析构函数：
- 自定类型成员会调用他的析构函数。
- 对内置类型成员不做处理，由编译器决定
我们的三个成员变量都是内置类型，而且没有额外的空间申请，析构函数没有必要自己写
-
取地址运算符重载和const取地址重载
编译器生成默认函数就是返回地址
编译器生成的够用了，没有必要写
到这里我们发现日期类6个默认成员函数，只有构造函数需要我们显示的写
但有时候为了方便调试，或者出于学习需求，我们也可以写写
class Date
{
public://默认构造Date(int year = 2025, int month = 4, int day = 21):_year(year),_month(month),_day(day){cout << "Date(int year = 2025, int month = 4, int day = 21)" << endl;if (!CheckDate())//成员函数，在后面实现{cout << "非法日期" << endl;Print();//成员函数，在后面实现}}//拷贝构造Date(const Date& d){cout << "拷贝构造" << endl;_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}//赋值运算符重载Date& operator=(const Date& d){cout << "Date& operator=(const Date& d)赋值运算符重载" << endl;_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;return *this;}//取地址重载函数Date* operator&()// Date* const this{return this;}//const取地址重载函数const Date* operator&() const// const Date* const this {return this;}~Date(){cout << "~Date()" << endl;//没有而外空间申请，没有写的必要，内置类型在函数栈帧销毁时销毁}//以上为6个默认成员函数//############################################################################//...........
private:int _year;int _month;int _day;
};
二、比较运算符重载
函数声明与函数实现分离
//Date.h
class Date
{
public:bool operator<(const Date& d) const;bool operator<=(const Date& d) const;bool operator>(const Date& d) const;bool operator>=(const Date& d) const;bool operator==(const Date& d) const;bool operator!=(const Date& d) const;//......
private:int _year = 2025;int _month = 4;int _day = 21;
}
比较运算符重载我们无需一一实现，只需实现==和<、>其中一个，这三个中的两个即可，其他通过函数的复用实现
//Date.cpp
bool Date::operator<(const Date& d) const
{if (_year < d._year)return true;else if (_year == d._year){if (_month < d._month)return true;else if (_month == d._month)return _day < d._day;}return false;
}bool Date::operator<=(const Date& d) const
{return *this < d || *this == d;
}bool Date::operator>(const Date& d) const
{return !(*this <= d);
}bool Date::operator>=(const Date& d) const
{return !(*this < d);
}bool Date::operator==(const Date& d) const
{return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;
}bool Date::operator!=(const Date& d) const
{return !(*this == d);
}
三、+和-运算符重载
+和+=运算符
-
确定需求
首先我们要知道不是说所有的±都是有意义的，比如说日期加日期，两个日期相加平时是很少使用的，因为意义很狭隘。我们平时使用较多的是日期+天数
-
具体实现
+、+=是双目运算符，它的函数重载需要两个参数，但在类里面的成员函数会有隐式的this指针，所以只需要一个参数就够了
//Date.h class Date { public://类成员函数默认内联，频繁调用的短小函数的实现可以直接写在类里面int GetMonthDay( int year, int month) const{assert(month > 0 && month < 13);static int monthDayArray[13] = { -1, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))){return 29;}return monthDayArray[month];}Date& operator+=(int day);Date operator+(int day);//...... private:int _year = 2025;int _month = 4;int _day = 21; }+、+=的实现有两种写法
- +复用+=(写法更优)
- +=复用+
//Date.cpp //1.+复用+= Date& Date::operator+=(int day) {if (day < 0){return *this -= -day;}_day += day;while (_day > GetMonthDay(_year, _month)){_day -= GetMonthDay(_year, _month);++_month;if (_month == 13){_year++;_month = 1;}}return *this;//传引用返回，无拷贝构造 }Date Date::operator+(int day) {Date tmp = *this;//拷贝构造1return tmp += day;//拷贝构造2，传值返回会返回临时对象，临时对象会对tmp进行拷贝构造//总共两次拷贝构造 }//Date.cpp //2.+=复用+ Date& Date::operator+=(int day) {this + day;//函数复用+运算符重载，会有两次拷贝构造return *this;//总共两次拷贝构造 }Date Date::operator+(int day) {Date tmp = *this;//拷贝构造1tmp._day += day;while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, tmp._month)){tmp._day -= GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);++tmp._month;if (tmp._month == 13){tmp._year++;tmp._month = 1;}}return tmp;//拷贝构造2，传值返回会返回临时对象，临时对象会对tmp进行拷贝构造//总共两次拷贝构造 }
-和-=运算符重载
-
确定需求
日期-日期是有意义的，意义就是两天相差多少天。日期-天数也是有意义的。
-
具体实现
-、-=的实现有两种写法
- -复用-=(写法更优)
- -=复用-
//Date.h class Date { public://类成员函数默认内联，频繁调用的短小函数的实现可以直接写在类里面int GetMonthDay( int year, int month) const{assert(month > 0 && month < 13);static int monthDayArray[13] = { -1, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))){return 29;}return monthDayArray[month];}Date& operator-=(int day);Date operator-(int day);int operator-(const Date& d) const//...... private:int _year = 2025;int _month = 4;int _day = 21; }1.-复用-=
//Date.cpp //-复用-=，-=没有拷贝构造，-里有两次拷贝构造 Date& Date::operator-=(int day) {if (day < 0){return *this += -day;}_day -= day;while (_day <= 0){--_month;if (0 == _month){_month = 12;--_year;}_day += GetMonthDay(_year, _month);}return *this;//没有拷贝构造 }Date Date::operator-(int day) {Date tmp = *this;//拷贝构造return tmp -= day;//传值返回，临时变量调用拷贝构造//总共两次拷贝构造 }2.-=复用-
//Date.cpp //-=复用-，-实现会有两次拷贝构造，-=复用-也会有两次拷贝构造 Date& Date::operator-=(int day) {*this = *this - day;//赋值运算符重载，运算符重载里会调用两次拷贝构造return *this;//总共两次拷贝构造 }Date Date::operator-(int day) {Date tmp = *this;//拷贝构造1tmp._day -= day;while (tmp._day <= 0){--tmp._month;if (0 == tmp._month){tmp._month = 12;--tmp._year;}tmp._day += GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);}return tmp;//传值返回，临时变量调用拷贝构造//总共两次拷贝构造 }日期-日期
int Date::operator-(const Date& d) const {int n = 0;int flag = 1;Date Max = *this;Date Min = d;if (*this < d){Max = d;Min = *this;flag = -1;}while (Min != Max){++Min;++n;}return flag * n; }
四、++和–运算符重载
++和–都是单目运算符，但++和–是分前置和后置，单拿++来说：++作为日期类的成员函数，因为有隐式的this指针，所以理应它是不需要参数的，为了实现前置和后置++，就需要函数重载，但是返回值不同无法作为函数重载条件。怎么办？
C++规定在后置++、–的参数列表里给一个int当作区分
//Date.h
class Date
{
public：//d1++、++d1//++是一元运算符理应是没有参数的//Date& operator++()//Date& operator++()//但是返回值不同，无法作为函数重载的条件//重载++运算符时，有前置++和后置++，运算符重载函数名都是operator++，无法很好的区分。//后置++Date operator++(int);//前置++Date& operator++();//后置--Date operator--(int);//前置--Date& operator--();//........
private:int _year;int _month;int _day;
};
具体实现
复用+=、-=
//Date.cpp
//后置++
Date Date::operator++(int)
{Date tmp = *this;//拷贝构造*this += 1;return tmp;//临时变量调用拷贝构造//两次拷贝构造
}
//前置++
Date& Date::operator++()
{*this += 1;return *this;//无拷贝构造
}//后置--
Date Date::operator--(int)
{Date tmp = *this;*this -= 1;return tmp;
}
//前置--
Date& Date::operator--()
{*this -= 1;return *this;
}
五、流插入和流提取函数重载
我们之前用的cin其实是istream类的实例化对象，cout其实是ostream类的实例化对象
运算符<<和>>仅支持内置类型的标准输入输出，对于自定义类型的对象我们需要重载运算符<<和>>
5.1 流插入和流提取重载函数声明写在哪？
-
在类中作类成员对象？
因为成员函数有隐式的this指针，所以它的第一个操作数一定是Date类对象本身
但这其实不符合我们平时<<、>>的用法
-
放在全局，作普通函数？
在全局中我们可以随意更改参数列表的参数位置，因为没有隐式的this指针
但这样做当我们在函数实现时无法访问类的成员变量，在取值上还需要另作处理
-
类里作友元函数
而更好的办法是对于需要访问私有且不能作为成员函数的函数，我们给他一个类的友元声明，这样它就可以访问类的私有和保护了
另外的为了支持连续的流插入和流提取，我们的运算符重载需要返回值返回ostream对象的引用、istream对象的引用
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d);//这里的d不能加const，因为流插入需要权限修改d
5.2 具体代码实现
class Date
{//友元函数声明friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);//这里的d不能加const，因为流插入需要权限修改d
public://因为成员函数有隐式的this指针，所以它的第一个操作数一定是Date类对象本身//但这其实不符合我们平时<<、>>的用法//所以这里的解决办法是：<<、>>的函数重载声明放到全局，但这样做当我们在函数实现时无法访问类的成员变量，需要另作处理//而更好的办法是对于需要访问私有且不能作为成员函数的函数，我们给他一个类的友元声明，这样它就可以访问类的私有和保护了//错误写法，左操作数为Date对象//ostream& operator<<(ostream& out);//istream& operator>>(istream& in);private:int _year = 2025;int _month = 4;int _day = 21;
};//全局，无法访问d的私有
//ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
//istream& operator>>(istream& in, Date& d);六、完整代码实现
声明和定义分离
//Date.h
#pragma once
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;class Date
{//友元函数声明friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public://默认构造Date(int year = 2025, int month = 4, int day = 21):_year(year),_month(month),_day(day){if (!CheckDate()){cout << "非法日期" << endl;Print();}}void Print() const;//类成员函数默认内联，频繁调用的短小函数int GetMonthDay( int year, int month) const{assert(month > 0 && month < 13);static int monthDayArray[13] = { -1, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))){return 29;}return monthDayArray[month];}//const成员函数，防止修改，权限只读//普通成员函数的this指针：Date* const this;//const成员函数的this指针：const Date* const this;bool CheckDate() const{if (_month < 1 || _month > 13|| _day < 1 || _day > GetMonthDay(_year, _month))return false;return true;}bool operator<(const Date& d) const;bool operator<=(const Date& d) const;bool operator>(const Date& d) const;bool operator>=(const Date& d) const;bool operator==(const Date& d) const;bool operator!=(const Date& d) const;Date& operator+=(int day);Date operator+(int day);Date& operator-=(int day);Date operator-(int day);//后置++Date operator++(int);//前置++Date& operator++();////后置--Date operator--(int);//前置--Date& operator--();//d1 - d2int operator-(const Date& d) const;private:int _year;int _month;int _day;
};//Date.cpp
#include "Date.h"void Date::Print() const
{cout << _year << '/' << _month << '/' << _day << endl;//_year++;//无法修改
}
//+复用+=
Date& Date::operator+=(int day)
{if (day < 0){return *this -= -day;}_day += day;while (_day > GetMonthDay(_year, _month)){_day -= GetMonthDay(_year, _month);++_month;if (_month == 13){_year++;_month = 1;}}return *this;
}Date Date::operator+(int day)
{Date tmp = *this;return tmp += day;
}//- 复用-=，-=没有拷贝构造，-里有两次拷贝构造
Date& Date::operator-=(int day)
{if (day < 0){return *this += -day;}_day -= day;while (_day <= 0){--_month;if (0 == _month){_month = 12;--_year;}_day += GetMonthDay(_year, _month);}return *this;//没有拷贝构造
}Date Date::operator-(int day)
{Date tmp = *this;//拷贝构造return tmp -= day;//传值返回，临时变量调用拷贝构造//总共两次拷贝构造
}bool Date::operator<(const Date& d) const
{if (_year < d._year)return true;else if (_year == d._year){if (_month < d._month)return true;else if (_month == d._month)return _day < d._day;}return false;
}bool Date::operator<=(const Date& d) const
{return *this < d || *this == d;
}bool Date::operator>(const Date& d) const
{return !(*this <= d);
}bool Date::operator>=(const Date& d) const
{return !(*this < d);
}bool Date::operator==(const Date& d) const
{return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;
}bool Date::operator!=(const Date& d) const
{return !(*this == d);
}//后置++
Date Date::operator++(int)//int作区分
{Date tmp = *this;//拷贝构造*this += 1;return tmp;//临时变量调用拷贝构造//两次拷贝构造
}
//前置++
Date& Date::operator++()
{*this += 1;return *this;//无拷贝构造
}//后置--
Date Date::operator--(int)
{Date tmp = *this;*this -= 1;return tmp;
}
//前置--
Date& Date::operator--()
{*this -= 1;return *this;
}int Date::operator-(const Date& d) const
{int n = 0;int flag = 1;Date Max = *this;Date Min = d;if (*this < d){Max = d;Min = *this;flag = -1;}while (Min != Max){++Min;++n;}return flag * n;
}ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;return out;
}istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{while (1){cout << "请依次输入年月日:>";in >> d._year >> d._month >> d._day;if (!d.CheckDate()){cout << "输入日期非法:";d.Print();cout << "请重新输入:" << endl;}elsebreak;}return in;
}
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