【C++语言】Date类的代码实现（操作符重载运用）

于 2024-05-10 21:18:06 发布
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分类专栏： C++编程语言 文章标签： c++ 开发语言
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前言

在上一章节中，我们学习了类和对象的一些内容，包括：类的相关特征、类的默认成员函数、以及操作符重载（重点）。本节就综合前面的相关内容，实现一个Date类。

Date类的构思

我们设想的Date类包括以下操作：

  1. 可以计算n天前\后的日期（+、-、+=、-=等）；
  2. 判断两个日期的关系（大于，小于等）；
  3. 可以计算两个日期之间相差多少天；

Date类的相关实现

基本框架（默认成员函数）

因为Date类型比较简单，属性只有内置类型，所以大部分默认成员函数就可以满足需求。

class Date
{
public:
	//构造函数：全缺省的默认构造函数，但需要判断合法性，所以需要自己定义
	Date::Date(int year, int month, int day)
	{
		if (month > 0 && month < 13
			&& day > 0 && day <= GetMonthDay(year, month))
		{
			_year = year;
			_month = month;
			_day = day;
		}
		else
		{
			cout << "非法日期" << endl;
			assert(false);
		}
	}
	//拷贝构造函数：Date类属性全是内置类型，可以不写拷贝构造
	
	//赋值运算符重载：Date类属性全是内置类型，赋值运算符重载也可以不用写
	
	//析构函数：Date类属性全是内置类型，赋值运算符重载也不用写
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

计算n天前\后的日期

计算n天后基本思路：
日期加上天数，天数相加，判断是否超出当月的日期天数（循环判断），若超出，则月数进1，同时判断月数是否等于13，若等于则再向年进1，月变回1月；

设计流程：

  1. GetMonthDay（）获得当月的天数；
  2. Date Date::operator # (int day) const （#代表多种运算符重载）；

1.GetMonthDay（）
功能：传入年和月，得出该月的天数。
参数：(int year, int month)
返回：int （天数）

注意：方法一般设置在头文件之外，头文件（Date.h）声明函数方法，（Date.cpp）实现方法，因此方法前需要加入Date::类域

int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{
	//静态设置每月天数，二月需要判断是否为闰年得出
	//之所以静态，是减少频繁创造过程的损失
	static int daysArr[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 }; 
	//if (((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)) && month == 2) 
	//不太好，应当容易简单判断的条件放在&&前，优化
	if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
	{
		return 29;
	}
	else
	{
		return daysArr[month];
	}
}
  1. Date Date::operator+=(int day) （+=运算符重载）；
    功能：实现Date类和int整形相加，并且直接修改该对象；
    参数: （int day）
    返回： Date&
Date& Date::operator+=(int day)
{
	if (day < 0) //考虑我们输入的day是负数
	{
		return *this -= -day;
	}

	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
	{
		_day -= GetMonthDay(_year, _month);
		++_month;
		if (_month == 13)
		{
			++_year;
			_month = 1;
		}
	}

	return *this;
}
  1. Date Date::operator+(int day) const （+运算符重载)；
    功能：实现Date类和int整形相加，返回最终日期。
    参数: （int day）
    返回： Date （最终日期）
Date Date::operator+(int day)  const
{
	//直接复用+=号
	Date tmp(*this);
	tmp += day;
	return tmp;
}

计算n天前基本思路：
日期减去天数，天数相减，判断天数是否为负数或者零（循环判断），若为负数，则月数减1，同时判断月数是否等于0，若等于则再向年借1，月变回12月；

  1. Date& Date::operator-=(int day) (-=运算符重载)
    功能：实现Date类和int整形相减，且直接修改该对象。
    参数: （int day）
    返回： Date&
Date& Date::operator-=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		return *this += -day;
	}

	_day -= day;
	while (_day <= 0)
	{
		--_month;
		if (_month == 0)
		{
			_month = 12;
			--_year;
		}

		_day += GetMonthDay(_year, _month);
	}

	return *this;
}
  1. Date Date::operator-(int day) const (-运算符重载)
    功能：实现Date类和int整形相减，返回最终日期。
    参数: （int day）
    返回： Date
Date Date::operator-(int day) const
{
	Date tmp = *this;
	tmp -= day;
	return tmp;
}

补充：前置++、后置++说明

前置++，返回++后的值，实现时返回原本对象即可，所以可以引用返回。
后置++，返回++前的值，需要创建临时变量储存，临时变量出函数自动销毁，所以只能传值返回；

但我们运算符重载的时候发现，他们都以Date& operator++（）为声明，这会导致编译器无法区分，从而报错。从而为了区别，C++这样规定：
前置++声明：Date& operator++();
后置++声明：Date operator++(int);
为区分他们，在后置++的传参部分加入（int）int占位，以示区分，并没有其他作用。

代码实现很简单，但必须认识到这点（减减一并实现）：

// 前置++
Date& Date::operator++()
{
	*this += 1;
	return *this;
}
// 后置++
// 增加这个int参数不是为了接收具体的值，仅仅是占位，跟前置++构成重载
Date Date::operator++(int)
{
	Date tmp = *this;
	*this += 1;

	return tmp;
}

Date& Date::operator--()
{
	*this -= 1;
	return *this;
}

Date Date::operator--(int)
{
	Date tmp = *this;
	*this -= 1;
	return tmp;
}

判断两个日期的关系（大于，小于等）；

我们需要先判断两个日期的大小关系，才可以实现两个日期的相减；
大小关系操作数我们通常只需要实现两个最基本的，其他复用就可以了：大于或者小于，以及等于。

bool operator<(const Date& x) const
功能：判断两个日期的大小，该对象是否小于x对象；
参数：(const Date& x)
返回值： bool 布尔类型

bool Date::operator<(const Date& x) const
{
	if (_year < x._year)
	{
		return true;
	}
	else if (_year == x._year && _month < x._month)
	{
		return true;
	}
	else if (_year == x._year && _month == x._month && _day < x._day)
	{
		return true;
	}

	return false;
}

bool Date::operator==(const Date& x) const
{
	return _year == x._year
		&& _month == x._month
		&& _day == x._day;
}

// 复用
// d1 <= d2
bool Date::operator<=(const Date& x) const
{
	return *this < x || *this == x;
}

bool Date::operator>(const Date& x) const
{
	return !(*this <= x);
}

bool Date::operator>=(const Date& x) const
{
	return !(*this < x);
}

bool Date::operator!=(const Date& x) const
{
	return !(*this == x);
}

可以计算两个日期之间相差多少天

基本思路：用最简单的思路，一天一天计算。判断并找出谁大谁小，用小的日期不断++，++过程中用临时变量计数，直到小的日期等于大的日期结束。

int Date::operator-(const Date& d) const
功能：计算两个日期之间相差多少天
参数：(const Date& d)
返回值： int （相差天数）

int Date::operator-(const Date& d) const
{
//假设法：任意假设大小；
	Date max = *this;
	Date min = d;
	int flag = 1;//巧妙运用1和-1

	if (*this < d)
	{
		max = d;
		min = *this;
		flag = -1;
	}

	int n = 0;
	while (min != max)
	{
		++min;
		++n;
	}

	return n * flag;
}

补充：流输入以及流提取操作符实现：

这里我们只是简单认识其中的一些问题即可，内容实现需要i/o相关库的基础，不容易懂。

  1. <<(>>) 流输入（流提取）他们无法在类域中实现，因为我们在使用cout和cin的过程中，第一参数并不是我们的Date（或其他类对象）而是cout和cin，所以我们需要定义为类外的函数方法；
  2. 我们要实现连续输入或输出，所以返回参数应当是ostream&或istream&；
  3. 外部定义实现的函数无法访问类中private的属性，因此需要类有相关方法或者设置该外部定义为友元函数；
class Date
{
	// 友元函数声明
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
	...其他代码
}

代码实现：

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)
{
	int year, month, day;
	in >> year >> month >> day;

	if (month > 0 && month < 13
		&& day > 0 && day <= d.GetMonthDay(year, month))
	{
		d._year = year;
		d._month = month;
		d._day = day;
	}
	else
	{
		cout << "非法日期" << endl;
		assert(false);
	}

	return in;
}

完整代码如下：

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:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);

	void Print() const
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}


	bool operator<(const Date& x) const;
	bool operator==(const Date& x) const;
	bool operator<=(const Date& x) const;
	bool operator>(const Date& x) const;
	bool operator>=(const Date& x) const;
	bool operator!=(const Date& x) const;

	int GetMonthDay(int year, int month);

	// d1 + 100
	Date& operator+=(int day);
	Date operator+(int day) const;

	Date& operator-=(int day);
	Date operator-(int day) const;

	Date& operator++();
	Date operator++(int);

	Date& operator--();
	Date operator--(int);

	int operator-(const Date& d) const;

	
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d);

Date.cpp

#include "Date.h"

Date::Date(int year, int month, int day)
{
	if (month > 0 && month < 13
		&& day > 0 && day <= GetMonthDay(year, month))
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	else
	{
		cout << "非法日期" << endl;
		assert(false);
	}
}

bool Date::operator<(const Date& x) const
{
	if (_year < x._year)
	{
		return true;
	}
	else if (_year == x._year && _month < x._month)
	{
		return true;
	}
	else if (_year == x._year && _month == x._month && _day < x._day)
	{
		return true;
	}

	return false;
}

bool Date::operator==(const Date& x) const
{
	return _year == x._year
		&& _month == x._month
		&& _day == x._day;
}

// 复用
// d1 <= d2
bool Date::operator<=(const Date& x) const
{
	return *this < x || *this == x;
}

bool Date::operator>(const Date& x) const
{
	return !(*this <= x);
}

bool Date::operator>=(const Date& x) const
{
	return !(*this < x);
}

bool Date::operator!=(const Date& x) const
{
	return !(*this == x);
}

int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{
	static int daysArr[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
	//if (((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)) && month == 2)
	if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
	{
		return 29;
	}
	else
	{
		return daysArr[month];
	}
}

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;
}

// d1 + 100
Date Date::operator+(int day)  const
{
	Date tmp(*this);
	tmp += day;
	return tmp;

	/*tmp._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;
	*/
}

Date& Date::operator-=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		return *this += -day;
	}

	_day -= day;
	while (_day <= 0)
	{
		--_month;
		if (_month == 0)
		{
			_month = 12;
			--_year;
		}

		_day += GetMonthDay(_year, _month);
	}

	return *this;
}

Date Date::operator-(int day) const
{
	Date tmp = *this;
	tmp -= day;
	return tmp;
}

// 前置++
Date& Date::operator++()
{
	*this += 1;
	return *this;
}

// 后置++
// 增加这个int参数不是为了接收具体的值，仅仅是占位，跟前置++构成重载
Date Date::operator++(int)
{
	Date tmp = *this;
	*this += 1;

	return tmp;
}


Date& Date::operator--()
{
	*this -= 1;
	return *this;
}

Date Date::operator--(int)
{
	Date tmp = *this;
	*this -= 1;
	return tmp;
}

// d1 - d2;
int Date::operator-(const Date& d) const
{
	Date max = *this;
	Date min = d;
	int flag = 1;

	if (*this < d)
	{
		max = d;
		min = *this;
		flag = -1;
	}

	int n = 0;
	while (min != max)
	{
		++min;
		++n;
	}

	return n * flag;
}

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)
{
	int year, month, day;
	in >> year >> month >> day;

	if (month > 0 && month < 13
		&& day > 0 && day <= d.GetMonthDay(year, month))
	{
		d._year = year;
		d._month = month;
		d._day = day;
	}
	else
	{
		cout << "非法日期" << endl;
		assert(false);
	}

	return in;
}

总结

本节重点是实践各种操作符的重载，以简单Date类做案例。

C++语言系列学习目录

提示：这里可以添加系列文章的所有文章的目录，目录需要自己手动添加，添加超链接

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