【C++】3：类和对象(中)

目录

一、类的默认成员函数

二、构造函数

三、析构函数

四、拷贝构造函数

五、赋值运算符重载

5.1 运算符重载

5.2 赋值运算符重载

5.3 日期类的实现

5.3.1 Date+int和Date+=int

5.3.2 Date-int 和 Date-=int

5.3.3 Date的逻辑运算

5.3.4 Date-Date  

5.3.5 Date++和++Date

5.3.6 Date--和--Date

5.3.7 CheckDate

5.3.8 <<和>>运算符重载

5.3.8.1 <<运算符重载

5.3.8.2 >>运算符重载

六、取地址运算符重载

6.1 const成员函数

6.2 取地址运算符重载

七、Date完整代码

7.1 Date.h

7.2 Date.cpp

7.3 Test.cpp

---

一、类的默认成员函数

默认成员函数就是用户没有显式实现，编译器会自动生成的成员函数称为默认成员函数。如果我们写了，尽管是空的，编译器都不会在生成了。⼀个类，我们不写的情况下编译器会默认生成以下6个默认成员函数，需要注意的是这6个中最重要的是前4个，最后两个取地址重载不重要，我们稍微了解⼀下即可。其次就是C++11以后还会增加两个默认成员函数，移动构造和移动赋值。默认成员函数很重要，也比较复杂，我们要从两个方面去学习：

• 第⼀：我们不写时，编译器默认生成的函数行为是什么，是否满足我们的需求。
• 第⼆：编译器默认⽣成的函数不满足我们的需求，我们需要自己实现，那么如何自己实现？

二、构造函数

构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数虽然名称叫构造，但是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象(我们常使用的局部对象是栈帧创建时，空间就开好了)，而是对象实例化时初始化对象。构造函数的本质是要替代我们以前Stack中写的Init函数的功能，构造函数自动调用的特点就完美的替代的了Init。

构造函数的特点：

1. 函数名与类名相同。
2. 无返回值。 (返回值啥都不需要给，也不需要写void，不要纠结，C++规定如此)
3. 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数。
4. 构造函数可以重载。
5. 如果类中没有显式定义构造函数，则C++编译器会自动生成⼀个无参的默认构造函数，⼀旦用户显式定义编译器将不再生成。
6. 无参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认生成的构造函数，都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有⼀个存在，不能同时存在。无参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是调用时会存在歧义。要注意很多同学会认为默认构造函数是编译器默认生成那个叫默认构造，实际上无参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造，总结⼀下就是不传实参就可以调用的构造就叫默认构造。
7. 我们不写，编译器默认生成的构造，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是否初始化是不确定的，看编译器。对于自定义类型成员变量，要求调用这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量，没有默认构造函数，那么就会报错，我们要初始化这个成员变量，需要用初始化列表才能解决。

说明：C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语言提供的原生数据类型，如：int/char/double/指针等，自定义类型就是我们使⽤class/struct等关键字自己定义的类型。

代码如下所示：

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	// 1.⽆参构造函数
	Date()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	// 2.带参构造函数
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	// 3.全缺省构造函数
	/*Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
	}*/
	void Print()
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	// 如果留下三个构造中的第⼆个带参构造，第⼀个和第三个注释掉
	// 编译报错：error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可⽤
	Date d1; // 调⽤默认构造函数
	Date d2(2025, 1, 1); // 调⽤带参的构造函数
	// 注意：如果通过⽆参构造函数创建对象时，对象后⾯不⽤跟括号，否则编译器⽆法
	// 区分这⾥是函数声明还是实例化对象
	// warning C4930: “Date d3(void)”: 未调⽤原型函数(是否是有意⽤变量定义的?)
	Date d3();
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

​​​

三、析构函数

析构函数与构造函数功能相反，析构函数不是完成对对象本身的销毁，比如局部对象是存在栈帧的，函数结束栈帧销毁，他就释放了，不需要我们管，C++规定对象在销毁时会自动调用析构函数，完成对象中资源的清理释放⼯作。析构函数的功能类比我们之前Stack实现的Destroy功能，而像Date没有Destroy，其实就是没有资源需要释放，所以严格说Date是不需要析构函数的。

析构函数的特点：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
2. 无参数⽆返回值。 (这⾥跟构造类似，也不需要加void)
3.  ⼀个类只能有⼀个析构函数。若未显式定义，系统会自动会成默认的析构函数。
4. 对象生命周期结束时，系统会自动调用析构函数。
5. 跟构造函数类似，我们不写编译器自动生成的析构函数对内置类型成员不做处理，自定类型成员会调用他的析构函数。
6. 还需要注意的是我们显示写析构函数，对于自定义类型成员也会调他用的析构，也就是说自定义类型成员无论什么情况都会自动调用析构函数。
7. 如果类中没有申请资源时，析构函数可以不写，直接使用编译器生成的默认析构函数，如Date；如果默认生成的析构就可以用，也就不需要显示写析构，如MyQueue；但是有资源申请时，⼀定要自己写析构，否则会造成资源泄漏，如Stack。
8.  ⼀个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构。

代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}
	~Stack()
	{
		cout << "~Stack()" << endl;
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}
private:
	STDataType* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public:
	//编译器默认⽣成MyQueue的析构函数调⽤了Stack的析构，释放的Stack内部的资源
	// 显⽰写析构，也会⾃动调⽤Stack的析构
/*~MyQueue()
{}*/
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};
int main()
{
	Stack st;
	MyQueue mq;
	return 0;
}

四、拷贝构造函数

如果⼀个构造函数的第⼀个参数是自身类类型的引用，且任何额外的参数都有默认值，则此构造函数也叫做拷贝构造函数，也就是说拷贝构造是⼀个特殊的构造函数。

Date d1；

Date d2(d1);和Date d3=d1；这两个都会调用拷贝构造。

拷贝构造的特点：

• 拷贝构造函数是构造函数的⼀个重载。
• 拷贝构造函数的第⼀个参数必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发无穷递归调用。 拷贝构造函数也可以多个参数，但是第⼀个参数必须是类类型对象的引用，后面的参数必须有缺省值。

注意：

1.为什么第一个参数必须是类类型对象的引用呢？能不能把引用去掉？

C++规定函数传值传参要调用拷贝构造，当我们将一个自定义类型传参时，需要调用两次函数，首先调用自定义类型的拷贝构造，然后调用这个函数。

那么我们使用拷贝构造函数创建对象时，如Date d2(d1);

如果没有引用，就会先调用拷贝构造函数，也就是 Date d(d1)，然后继续调用拷贝构造函数，如下图所示：

如果我们使用的是引用调用，就不会调用拷贝构造函数了，因为我们传过去的是对象的别名。

2.写拷贝构造函数时需要加const来修饰吗？写和不写的区别是什么？

如果用const来修饰Date类型的变量，我们就不能修改这个Date类型的变量的成员了。只有读的权限，没有写的权限。

如果没有用const来修饰Date类型的变量，我们就可以修改这个Date类型的变量的成员了。既有读的权限，也有写的权限。

但是我们引用传过来对象的别名，可能这个对象是一个临时对象，C++规定，临时对象具有常性，不能修改，传参给构造函数形参时，如果没有用const修饰，就把这个临时对象的权限放大了，会出错。

所以说在写拷贝构造函数时，形参即需要用引用，也需要加const来修饰

• C++规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调用拷贝构造，所以这里自定义类型传值传参和传值返回都会调用拷贝构造完成。
• 若未显式定义拷贝构造，编译器会⽣成自动生成拷贝构造函数。自动生成的拷贝构造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)，对自定义类型成员变量会调用他的拷贝构造。
• 像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器自动生成的拷贝构造就可以完成需要的拷贝，所以不需要我们显示实现拷贝构造。但是，像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是_a指向了资源，编译器自动生成的拷贝构造完成的值拷贝/浅拷贝不符合我们的需求，所以需要我们自觉实现深拷贝(对指向的资源也进行拷贝)。像MyQueue这样的类型内部主要是自定义类型Stack成员，编译器自动生成的拷贝构造会调用Stack的拷贝构造，也不需要我们显示实现MyQueue的拷贝构造。这里还有⼀个小技巧，如果⼀个类显示实现了析构并释放资源，那么他就需要显示写拷贝构造，否则就不需要。

注意：

为什么像栈Stack这样的类需要自己写拷贝构造函数呢？

Stack类里面有一个变量，它是指向一段内存空间的，如果没有自己写拷贝构造函数，编译器会自动生成一个拷贝构造函数，也就是浅拷贝，一个字节一个字节的拷，地址也是一个字节一个字节的拷贝，如果我们使用Stack S2(S1);调用拷贝构造函数，S2和S1中的指针变量会指向相同的空间。 S2和S1的生命周期结束时，会调用析构函数，也就是说同一片内存空间，会被释放两次，程序会崩溃。所以需要我们自己写一个拷贝构造函数，也就是深拷贝。

具体代码如下：

Stack ( const Stack& st)

{

        // 需要对 _a 指向资源创建同样⼤的资源再拷⻉值

        _a = (STDataType*) malloc ( sizeof (STDataType) * st._capacity);

        if ( nullptr == _a)

        {

                perror ( "malloc 申请空间失败 !!!" );

                return ;

        }

        memcpy (_a, st._a, sizeof (STDataType) * st._top);

        _top = st._top;

        _capacity = st._capacity;

}

这里还有⼀个小技巧，如果⼀个类显示实现了析构并释放资源，那么他就需要显示写拷贝构造，否则就不需要

• 传值返回也会产生⼀个临时对象调用拷贝构造，传值引用返回，返回的是返回对象的别名(引用)，没有产生拷贝。但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象，函数结束就销毁了，那么使用引用返回是有问题的，这时的引用相当于⼀个野引用，类似⼀个野指针⼀样。传引用返回可以减少拷贝，但是⼀定要确保返回对象，在当前函数结束后还在，才能用引用返回。

  注意：上面这句话的意思是，当我们在函数里面创建一个类的对象，然后使用引用返回这个对象，这个函数结束后，函数的栈帧被回收了，这个对象也就没有了，但是函数外面还有这个对象的别名，这时的引用相当于⼀个野引用。

  代码如下所示：

  Stack& func(){
      Stack st;//假设Stack类已经写了
      return st;
  }
  int main(){
      Stack ret=func();
      return 0;
  }

  这时的ret相当于一个野引用，如果想要返回局部对象的引用，可以加static，这样函数结束后，st对象还在。

  代码如下：

  Stack& func(){
      static Stack st;//假设Stack类已经写了
      return st;
  }
  int main(){
      Stack ret=func();
      return 0;
  }

  代码如下：

  #include<iostream>
  using namespace std;
  class Date
  {
  public:
  	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
  	{
  		 _year = year;
  		_month = month;
  		_day = day;
  	}
  	
  		 // 编译报错：error C2652: “Date”: ⾮法的复制构造函数: 第⼀个参数不应是“Date”
  		 //Date(Date d)
  	 Date(const Date & d)
  	 {
  		_year = d._year;
  		_month = d._month;
  		_day = d._day;
  	 }
  	Date(Date * d)
  	{
  		_year = d->_year;
  		_month = d->_month;
  		_day = d->_day;
  	}
  	void Print()
  	{
  		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  	}
  private:
  	int _year;
  	int _month;
  	int _day;
  };
  void Func1(Date d)
  {
  	cout << &d << endl;
  	d.Print();
  }
  // Date Func2()
  Date& Func2()
  {
  	Date tmp(2024, 7, 5);
  	tmp.Print();
  	return tmp;
  }
  int main()
  {
  	Date d1(2024, 7, 5);
  	// C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥传值传参要调⽤拷⻉构造
  		// 所以这⾥的d1传值传参给d要调⽤拷⻉构造完成拷⻉，传引⽤传参可以较少这⾥的拷⻉
  	Func1(d1);
  	cout << &d1 << endl;
  	// 这⾥可以完成拷⻉，但是不是拷⻉构造，只是⼀个普通的构造
  	Date d2(&d1);
  	d1.Print();
  	d2.Print();
  	//这样写才是拷⻉构造，通过同类型的对象初始化构造，⽽不是指针
  	Date d3(d1);
  	d2.Print();
  	// 也可以这样写，这⾥也是拷⻉构造
  	Date d4 = d1;
  	d2.Print();
  	// Func2返回了⼀个局部对象tmp的引⽤作为返回值
  	// Func2函数结束，tmp对象就销毁了，相当于了⼀个野引⽤
  	Date ret = Func2();
  	ret.Print();
  	return 0;
  }

五、赋值运算符重载

5.1 运算符重载

• 当运算符被用于类类型的对象时，C++语言允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C++规定类类型对象使用运算符时，必须转换成调用对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错。

• 运算符重载是具有特殊名字的函数，他的名字是由operator和后面要定义的运算符共同构成。和其他函数⼀样，它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。

• 重载运算符函数的参数个数和该运算符作⽤的运算对象数量⼀样多。⼀元运算符有⼀个参数，⼆元运算符有两个参数，⼆元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数，右侧运算对象传给第⼆个参数。

• 如果⼀个重载运算符函数是成员函数，则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针，因此运算符重载作为成员函数时，参数比运算对象少⼀个。

• 运算符重载以后，其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。

• 不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符：⽐如operator@。

• .*  ::  sizeof  ? :  .  注意以上5个运算符不能重载。

•  重载操作符至少有⼀个类类型参数，不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义，如： int operator+(int x, int y)

• ⼀个类需要重载哪些运算符，是看哪些运算符重载后有意义，比如Date类重载operator-就有意义，但是重载operator+就没有意义。

• 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。 C++规定，后置++重载时，增加⼀个int形参，跟前置++构成函数重载，方便区分。

• 重载<<和>>时，需要重载为全局函数，因为重载为成员函数，this指针默认抢占了第⼀个形参位置，第⼀个形参位置是左侧运算对象，调用时就变成了 对象<<cout，不符合使用习惯和可读性。重载为全局函数把ostream/istream放到第⼀个形参位置就可以了，第⼆个形参位置当类类型对象。

如果我们想要判断两个Date类型的变量是否相等，就可以使用运算符重载了，根据规则函数名必须是operator==，如果相等就返回true，不相等就返回false，所以返回值类型是bool类型，函数参数是两个Date类型的变量，这个运算符重载函数可以写成全局函数，也可以写成成员函数。

全局函数代码如下：

bool operator==(Date d1, Date d2) {
	return d1._year == d2._year
		&& d1._month == d2._month
		&& d1._day == d2._day;
}

但是这样写有三个个问题：

第一个问题是：我们在定义类时，一般会将成员变量定义为private,如果定义为private，类外就不能访问了，解决的方法有以下4种：

1. 把成员变量定义成public
2. Date提供Get类型的函数，让我们得到成员变量
3. 使用友元技术
4. 重载为成员函数

第二个问题是：我们在传入参数时，并没有使用引用，这样会导致我们在传参的时候，会调用拷贝构造函数，这样会增加时间开销，所以我们需要使用引用。

第三个问题是：在第二个问题的基础上加引用，我们在比较两个Date类型的变量是否相等时，只需要访问成员变量，并不需要改成员变量，如果我们把两个等于号，写成一个等于号，就会变成赋值操作，会导致函数出错。所以我们需要加上const，

最后的代码为：并且把成员变量定义为public才能正确的执行。

bool operator==(const Date& d1, const Date& d2) {
	return d1._year == d2._year
		&& d1._month == d2._month
		&& d1._day == d2._day;
}

运算符重载调用代码如下所示：

int main() {
	Date d1(2025, 9, 11);
	Date d2(2025, 9, 11);
	//以下是显示调用
	operator==(d1, d2);  //运算符重载函数可以显示调用
	//以下是隐示调用
	d1 == d2;            //运算符会转化成operator==(d1, d2);
	return 0;
}

但是如果我们将类中的成员变量定义成为public，会导致数据的泄漏，如果我们不定义为public，又无法访问成员变量，所以我们可以将运算符重载函数写成成员函数，在类里面就可以访问成员变量了。

如果我们将运算符重载函数的全局函数拷贝到类里面，会报一个运算符函数的参数太多的错误，这是为什么呢？

这是因为它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针，因此运算符重载作为成员函数时，参数比运算对象少⼀个。

综上所述，运算符重载的成员函数应该这样写：

	bool operator==(Date d2) {
		return _year == d2._year
			&& _month == d2._month
			&& _day == d2._day;
	}

那么写成成员函数，该怎么调用呢？代码如下所示：

int main() {
	Date d1(2025, 9, 11);
	Date d2(2025, 9, 11);
	//以下是显示调用
	d1.operator==(d2);  //运算符重载函数可以显示调用
	//以下是隐示调用
	d1 == d2;            //运算符会转化成d1.operator==(d2);
	return 0;
}

5.2 赋值运算符重载

赋值运算符重载是⼀个默认成员函数，用于完成两个已经存在的对象直接的拷贝赋值，这⾥要注意跟拷贝构造区分，拷贝构造用于⼀个对象拷贝初始化给另⼀个要创建的对象。

例如：

int main() {
	Date d1(2025, 9, 11);
	Date d2(2025, 9, 11);
	d1 = d2;       //赋值重载
	Date d3(d2);   //拷贝构造
	Date d4 = d2;  //拷贝构造
	return 0;
}

赋值运算符重载的特点：

• 赋值运算符重载是⼀个运算符重载，规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成 const 当前类类型引用，否则会传值传参会有拷贝。

代码如下：

	void operator=(const Date& d) {
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

注意，上面的代码把引用去掉不会出现像拷贝构造那样的无穷递归，这是因为调用拷贝构造时，拷贝结束就返回来了，不会连续调用。

加const引用是防止修改d的值，也防止传过来的是临时对象，临时对象具有常性，如果不加const会放大权限。

• 有返回值，且建议写成当前类类型用，引用返回可以提高效率，有返回值目的是为了⽀持连续赋值场景。

注意，写成上面代码是不支持连续赋值的，例如我们在定义一个int类型的变量时，可以连续赋值如：int a,b,c;a=b=c=3;

但是d3=d2=d1会出错，编译不通过。所以上述代码应该加Date类型的返回值，如下所示：

	Date operator=(const Date& d) {
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
		return *this;
	}

但是这样写仍然还有一个问题，c++规定了自定义类型传值传参和传值返回都会调用拷贝构造。这样就会白白的生成一个拷贝，函数结束后，对象还在，所以应该返回引用，代码如下所示：

	Date& operator=(const Date& d) {
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
		return *this;
	}

• 没有显式实现时，编译器会自动生成⼀个默认赋值运算符重载，默认赋值运算符重载行为跟默认拷贝构造函数类似，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)，对⾃定义类型成员变量会调用他的赋值重载函数。
• 像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器自动生成的赋值运算符重载就可以完成需要的拷贝，所以不需要我们显示实现赋值运算符重载。像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是_a指向了资源，编译器自动生成的赋值运算符重载完成的值拷贝/浅拷贝不符合我们的需求，所以需要我们自己实现深拷贝(对指向的资源也进行拷贝)。像MyQueue这样的类型内部主要是自定义类型Stack成员，编译器自动⽣成的赋值运算符重载会调用Stack的赋值运算符重载，也不需要我们显⽰实现MyQueue的赋值运算符重载。这⾥还有⼀个小技巧，如果⼀个类显示实现了析构并释放资源，那么他就需要显示写赋值运算符重载，否则就不需要。

5.3 日期类的实现

⼀个类需要重载哪些运算符，是看哪些运算符重载后有意义，例如Date+int，Date-int，Date-Date都是有意义的，但是Date+Date是无意义的。

5.3.1 Date+int和Date+=int

Date+100指的是100天后的日期是什么，这样是有意义的。我们可以这样写，将当前对象的天数加上100，然后判断_day是否大于本月的天数，如果大于本月的天数，就把_month++，然后减去本月的天数，表示这个月已经过完了，如果_month=13，就把_year++,把_month改为1月，然后再判断_day是否大于本月的天数，直到_day小于本月的天数就结束。整体代码如下：

Date& Date::operator+(int day) {
	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month)) {
		_day = _day - GetMonthDay(_year, _month);
		_month++;
		if (_month == 13) {
			_year++;
			_month = 1;
		}
	}
	return *this;
}

但是这样写是有问题的，假设我们拿一个int类型的变量加一个整数，例如a+3；a的数值变了吗？是没有的，但是如果我们写d1+100，d1实际上已经改变了，我们实现的不是d1+100，而是d1+=100。所有我们在需要创建一个新的Date对象来计算，代码如下：

Date Date::operator+(int day) {
    Date tmp=*this;
	tmp._day += day;
	while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, tmp._month)) {
		tmp._day = tmp._day - GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
		tmp._month++;
		if (tmp._month == 13) {
			tmp._year++;
			tmp._month = 1;
		}
	}
	return tmp;
}

注意，上面operator+不能使用引用返回，这是因为tmp是一个局部对象，出了函数就销毁了

+=和+的运算符重载函数就这样写完了，但是有没有发现，这两个函数大部分是相同的，有代码冗余，完全没有必要这样写，我们可以在使用+的时候复用+=。代码如下所示：

//Date+=day
Date& Date::operator+=(int day) {
	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month)) {
		_day = _day - GetMonthDay(_year, _month);
		_month++;
		if (_month == 13) {
			_year++;
			_month = 1;
		}
	}
	return *this;
}
//Date+day
Date Date::operator+(int day) {
	Date tmp = *this;
	tmp += day;
	return tmp;
}

此外，GetMonthDay定义如下：

int GetMonthDay(int year, int month) {
	static int dayofmonth[] = { 0, 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 dayofmonth[month];
}

问题一：为什么dayofmonth数组要定义成static呢？

这是因为我们在程序中会频繁的使用这个数组来判断这个月有多少天，当我们使用static来修饰这个数组时，会把这个数组从栈区放在了静态区，并且这个函数结束之后，这个数组也不会被销毁。

问题二：在判断时能不能将判断条件换成((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))&&(month == 2)这样呢？

答案：这样做程序时可以正常运行的，但是时间消耗会增加，这是为什么呢？这是因为我们每一次判断都会先判断是不是润年，再去判断是不是2月，如果判断出来是润年，但不是2月，这种情况完全是浪费时间。所以尽量不要换位置。

注意：我们在实现+=时，可能会写出这样的代码，如d1+=-100；这种情况应该被避免出现，d1+=-100，等价于d1-=100；所以我们应该修改代码，如下所示：

//Date+=day
Date& Date::operator+=(int day) {
	if (day < 0) {
		*this -= (-day) ;
		return *this;
	}
	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month)) {
		_day = _day - GetMonthDay(_year, _month);
		_month++;
		if (_month == 13) {
			_year++;
			_month = 1;
		}
	}
	return *this;
}

5.3.2 Date-int 和 Date-=int

那我们如何写一个Date类型的数据减去100呢？他表示100天以前是多少号，我们可以用_day减去100，如果_day小于0，就说明需要退到上个月，即--month，如果_month=0,就需要退到上一年，即_year--,_month=12,最后在把_day+加上这个月的天数，然后再_day是否还是小于0，如果还是小于0，就需要再次按照上面的方法调整。同理“-”同样可以复用“-=”.整体代码如下：

//Date-=day
Date& Date::operator-=(int day) {
	_day = _day - day;
	while (_day <= 0) {
		_month--;
		if (_month == 0) {
			_year--;
			_month = 12;
		}
		_day = _day + GetMonthDay(_year, _month);
	}
	return *this;
}
//Date-day
Date Date::operator-(int day) {
	Date tmp = *this;
	tmp -= day;
	return tmp;
}

同理，我们在实现-=时，也会出现+=类似的情况，如：d1-=-100，这种情况应该改成d1+=100；代码如下所示：

//Date-=day
Date& Date::operator-=(int day) {
	if (day < 0) {
		*this += (-day);
		return *this;
	}
	_day = _day - day;
	while (_day <= 0) {
		_month--;
		if (_month == 0) {
			_year--;
			_month = 12;
		}
		_day = _day + GetMonthDay(_year, _month);
	}
	return *this;
}

注意：我们上面的代码都是-复用-=，+复用+=，我们能不能用-=复用-呢？答案是可以的，代码如下：

//Date-day
Date Date::operator-(int day) {
	Date tmp = *this;
	tmp._day = tmp._day - day;
	while (tmp._day <= 0) {
		tmp._month--;
		if (tmp._month == 0) {
			tmp._year--;
			tmp._month = 12;
		}
		tmp._day = tmp._day + GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
	}
	return tmp;
}
//Date-=day
Date& Date::operator-=(int day) {
	*this = *this - day;
	return *this;
}

使用-=复用-和-复用-=都能完成运算，哪一个更好呢？

对于operator-来说，左边的代码调用了两次拷贝构造，右边的代码也调用了两次拷贝构造。没有什么差异。

但是对于operator-=来说，左边的代码使用的是引用返回，没有调用拷贝构造。右边的代码-=复用-会有两次拷贝和一次赋值。

综上所述：左边的代码更好，即用-复用-=更好。

5.3.3 Date的逻辑运算

逻辑运算包括==,!=,>,>=,<,<=，我们真的就需要写每一个函数吗，我们可以发现>=是由>和=结合起来的，如果我们有了>和=，就可以轻松的实现其他的几个，如<就可以由>=取反构成。我们就写了==和>这两个函数，其他的都是复用这两个函数得来的。代码如下所示：

//date==date
bool Date::operator==(const Date& d) {
	return _year == d._year
		&& _month == d._month
		&& _day == d._day;
}
bool Date::operator>(const Date& d) {
	if (_year > d._year) {
		return true;
	}
	else if (_year == d._year) {
		if (_month > d._month) {
			return true;
		}
		else if (_month == d._month) {
			if (_day > d._day) {
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}
bool Date::operator<=(const Date& d) {
	return !(*this > d);
}
bool Date::operator<(const Date& d) {
	return !(*this >= d);
}
bool Date::operator>=(const Date& d) {
	return (*this > d) || (*this == d);
}

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

5.3.4 Date-Date  

Date-Date类型是指两个日期相差多少天，例如2025/9/13-2025/9/10=3,这种情况是比较好的例子，但是如果是这样呢？2025/9/5-2000/10/26等于多少呢？这种情况我们可以考虑借位，5－26不够减，就从月借，但是月减月也不够，就需要从年借了，就会变成2024/20/36-2000/10/26等于24年10个月10天，但是现在就又有一个问题了，这10个月是哪10月呢？毕竟一个月的天数都不一样，这样做就很复杂了。

我们可以想另外一种简单的方法，设第一个对象为max，第二个对象为min，如果第一个对象小于第二个对象就交换（第一个对象为min，第二个对象为max），并且多设置一个符号位，如果交换了就表示相差的天数是负数，没有交换就表示相差的天数是正数。

代码如下所示：

//Date-Date
int Date::operator-(const Date& d) {
	Date max = *this;
	Date min = d;
	int flag = 1;
	if (*this < d) {
		max = d;
		min = *this;
		flag = -1;
	}
	int count = 0;
	while (min != max) {
		count++;
		min += 1;
	}
	return count * flag;
}

5.3.5 Date++和++Date

Date++和++Date表示的是明天的日期是多少号？使用++必须要分为前置++和后置++，和int类型一样，如果没有把++的值赋值给其他对象，两个没有区别，但是如果要赋值给对象了，就又有区别了，前置++会把加之前的值赋值给对象，后置++会把加之后的值赋值给对象。和int类型一样。

但是函数名应该怎么写呢？

Date++：Date operator++();

++Date：Date operator++();

按照规则，应该像上面这样写，但是现在如何区分前置++和后置++呢？两个函数都不能同时存在。所以C++规定，后置++重载时，增加⼀个int形参，跟前置++构成函数重载，方便区分。

代码如下：

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

注意：后置++返回的是++之前的值，所以需要用一个tmp来保存当前的值，但是由于tmp是一个临时变量，所以不能引用返回。

5.3.6 Date--和--Date

同理，--的运算符重载代码如下：

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

注意：如果不使用前置++和后置++的返回值，我们尽量应该用前置++，因为会少两次拷贝。前置--和后置--也是同理，尽量使用前置--。

5.3.7 CheckDate

如果我们在定义Date类型时，把日期定义错了，如Date d1(2025,13,50),这种日期显然是非法的，所有我们在构造函数的时候应该检查日期是否合法。代码如下：

//有参构造函数
Date::Date(int year, int month, int day) {
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
	if (!CheckDate()) {
		cout << "非法日期" << endl;
		Print();
	}
}
bool Date::CheckDate() {
	if (_month < 1 || _month>12 || _day<1 || _day>GetMonthDay(_year, _month)) {
		return false;
	}
	else {
		return true;
	}
}

5.3.8 <<和>>运算符重载

如果我们想要自己输入和输出一个日期呢？但是scanf和printf不能输入和输出类类型的数据。我们可以重载>>和<<运算符。

5.3.8.1 <<运算符重载

如果我们想要实现这个代码：cout<<d1<<d2<<endl;就需要重载这个“<<”运算符。<<运算符的参数为cout和d1，d1对象会自动传入这个函数，所以我们就需要传入cout这个参数，但是cout这个参数的类型是什么呢？c++规定cout的类型是ostream，所以这个函数应该这样写:

void Date::operator<<(ostream& out){//out是cout的别名
    out<<_year<<"年"<<_month<<"月"<<_day<<"日"<<endl;
}

我们在测试的使用cout<<d1;出现了如下的错误：

这是什么意思呢？

这个错误实际上是参数不匹配问题，对于二元操作符，左操作数对应第一个参数，右操作是对应第二个参数，我们写这个重载函数时，第一个参数默认是this，第二个参数才是cout，cout<<d1对不上this和out。

如果想要运行就需要这样写才能对得上：d1<<cout;或者d1.operator<<(cout);

如下图所示：

运行结果如下：

尽管这样输出成功了，但是看着还是很别扭。那我们现在这么办呢？

上面我们在运算符重载说过，运算符重载函数，可以写成成员函数，也可以写成全局函数，成员函数会默认的把第一个参数放this指针，我们不能手动的换位置，即不能调整this和cout的位置，编译器默认定死了。如果我们写成全局函数呢？写成全局函数可以手动的调整两个参数的位置，就可以把cout换成第一个参数，d1写成第二个参数。

但是写成全局函数又不能访问私有的成员变量了，如下所示，这该怎么办呢？

我们可以使用友元，加一个友元声明。定义了友元声明之后，这个函数就可以访问类里面的私有变量了。

友元的声明如下，在类的第一行写一个这个代码：

friend void operator<<(ostream& out, const Date& d);

全局函数代码如下所示：

void operator<<(ostream& out,const Date& d) { //out是cout的别名
	out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
}

但是新的问题又出现了，我们在输出内置类型的时候，可以连续输出，如cout<<a<<b<<c<<endl;

现在不能连续输出自定义类型，如cout<<d1<<d2<<endl;这是为什么呢？

这是因为我们cout<<a结束的时候，会返回一个ostream& cout，然后再去执行cout<<b.依次内推。

所以这个函数应该返回ostream& cout，同时更改友元声明。代码如下所示：

//友元声明
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);

ostream& operator<<(ostream& out,const Date& d) { //out是cout的别名
	out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
	return out;
}

5.3.8.2 >>运算符重载

同理，我们写>>运算符重载来给自定义类型赋值，也需要访问类的私有成员变量，所有也要加友元声明，并且会改变自定义类型，所以第二个参数不能设置为const。代码如下：

友元声明：friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);

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 << "你输入的日期非法，请重新输入！" << endl;
		}
		else {
			break;
		}
	}
	return in;
}

六、取地址运算符重载

6.1 const成员函数

• 将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后面。

• const实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。const 修饰Date类的Print成员函数，Print隐含的this指针由 Date* const this 变为 const Date* const this

例如以下代码：

    const Date d1(2025, 9, 13);
    d1.Print();

这样写是错误的，这是因为我们使用const来修饰d1了，d1对象不可以被修改，如果我们使用d1去调用Print函数，权限被放大了，可以使用Print来修改d1了，所以当const对象调用普通函数会有权限放大的风险。

那现在怎么办呢？执行d1.Print()，会隐含的把&d1传到Print函数内的this，&d1的类型是 const Date*，而Print函数接收的类型是Date* const this。使用this是可以改变对象本身的，所以我们应该想办法将Date* const this改为const Date* const this。但是&d1传给this是编译器默认传的，我们如何修改呢？所以c++规定在函数后面加上const就等同于将Date* const this改为const Date* const this。如下所示：

void Date::Print() const {  //声明和定义都需要加const
	cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}

此时我们执行const Date d1(2025, 9, 13);d1.Print();就可以正常执行了。

如果我们这样呢？

Date d2(2025, 9, 13);
d2.Print();

使用非const对象来调用上述的Print函数呢？

这样是可以的，将Date* 转化成const Date* const this这样是没有问题的。

简单一句，就是权限可以缩小，但是不能放大。

成员函数+const是有着极大的好处的，普通对象和const对象都可以调用这个函数了。

所以在不修改对象的成员函数都可以加上const。也可以防止将==写成=。

6.2 取地址运算符重载

取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载，⼀般这两个函数编译器自动生成的就可以够我们用了，不需要去显示实现。除非⼀些很特殊的场景，比如我们不想让别⼈取到当前类对象的地址，就可以自己实现⼀份，胡乱返回⼀个地址。

为什么要实现两个呢?这是因为有两类对象，一个是普通对象，一个是const对象，如果我们想要取const对象的地址，就需要返回const Date*类型的指针，如果想要取普通对象的地址，就只需要返回Date*类型的指针。代码如下所示：

Date* operator&()
{
    return this;
    // return nullptr;
}
const Date* operator&()const
{
    return this;
    // return nullptr;
}

如果我们不想让其他的取到对象的地址，可以返回空指针或者随便一个地址来误导别人。

七、Date完整代码

7.1 Date.h

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;

class Date {
	//友元声明
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:
	//有参构造函数
	Date(int year=1900, int month=1, int day=1);
	//拷贝构造函数
	Date(const Date& d);
	//赋值运算符重载
	Date& operator=(const Date& d);
	//获取这一个月有多少天
	int GetMonthDay(int year, int month) const {
		static int dayofmonth[] = { 0, 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 dayofmonth[month];
	}
	bool CheckDate() const;

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

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

	//Date-Date
	int 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;
	bool operator!=(const Date& d) const;

	//后置++
	Date operator++(int);
	//前置++
	Date& operator++();

	//后置--
	Date operator--(int);
	//前置--
	Date& operator--();


	void Print() const ;
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

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

7.2 Date.cpp

#include"Date.h"

//有参构造函数
Date::Date(int year, int month, int day) {
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
	if (!CheckDate()) {
		cout << "非法日期" << endl;
		Print();
	}
}
bool Date::CheckDate() const {
	if (_month < 1 || _month>12 || _day<1 || _day>GetMonthDay(_year, _month)) {
		return false;
	}
	else {
		return true;
	}
}
//拷贝构造函数
Date::Date(const Date& d) {
	_year = d._year;
	_month = d._month;
	_day = d._day;
}
//赋值运算符重载
Date& Date::operator=(const Date& d) {
	_year = d._year;
	_month = d._month;
	_day = d._day;
	return *this;
}

//Date+=day
Date& Date::operator+=(int day) {
	if (day < 0) {
		*this -= (-day) ;
		return *this;
	}
	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month)) {
		_day = _day - GetMonthDay(_year, _month);
		_month++;
		if (_month == 13) {
			_year++;
			_month = 1;
		}
	}
	return *this;
}
//Date+day
Date Date::operator+(int day) const {
	Date tmp = *this;
	tmp += day;
	return tmp;
}

//-复用-=
//Date-=day
Date& Date::operator-=(int day) {
	if (day < 0) {
		*this += (-day);
		return *this;
	}
	_day = _day - day;
	while (_day <= 0) {
		_month--;
		if (_month == 0) {
			_year--;
			_month = 12;
		}
		_day = _day + GetMonthDay(_year, _month);
	}
	return *this;
}
//Date-day
Date Date::operator-(int day) const  {
	Date tmp = *this;
	tmp -= day;
	return tmp;
}

////-=复用-
////Date-day
//Date Date::operator-(int day) {
//	Date tmp = *this;
//	tmp._day = tmp._day - day;
//	while (tmp._day <= 0) {
//		tmp._month--;
//		if (tmp._month == 0) {
//			tmp._year--;
//			tmp._month = 12;
//		}
//		tmp._day = tmp._day + GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
//	}
//	return tmp;
//}
////Date-=day
//Date& Date::operator-=(int day) {
//	*this = *this - day;
//	return *this;
//}


//date==date
bool Date::operator==(const Date& d) const {
	return _year == d._year
		&& _month == d._month
		&& _day == d._day;
}
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) {
			if (_day > d._day) {
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}
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 (*this > d) || (*this == d);
}

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

void Date::Print() const {
	cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}

//Date-Date
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 count = 0;
	while (min != max) {
		count++;
		min += 1;
	}
	return count * flag;
}

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

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

ostream& operator<<(ostream& out,const Date& d) { //out是cout的别名
	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 << "你输入的日期非法！" << endl;
			d.Print();
			cout << "请重新输入" << endl;
		}
		else {
			break;
		}
	}
	return in;
}

7.3 Test.cpp

#include"Date.h"
void Test1() {
	Date d1(2025, 9, 11);
	Date d2 = d1 + 10000;
	d2.Print();
	Date d3(2025, 9, 11);
	d3 += 10000;
	d3.Print();
}
void Test2() {
	Date d1(2025, 9, 11);
	Date d2 = d1 - 10000;
	d2.Print();
	Date d3(2025, 9, 11);
	d3 -= 10000;
	d3.Print();
}
void Test3() {
	Date d1(2025, 9, 11);
	Date d2 = d1;
	cout << (d2 == d1) << endl;
	cout << (d2 != d1) << endl;
	cout << (d2 > d1) << endl;
	cout << (d2 >= d1) << endl;
	cout << (d2 <= d1) << endl;
	cout << (d2 < d1) << endl;
}
void Test4() {
	Date d1(2025, 9, 13);
	Date d2(2025, 9, 10);
	Date d3(2000, 1, 1);
	cout << d1 - d2 << endl;
	cout << d1 - d3 << endl;
	cout << d2 - d1 << endl;
	cout << d3 - d1 << endl;
}
void Test5() {
	Date d1(2025, 9, 13);
	Date d3 = d1++;
	d1.Print();
	d3.Print();

	Date d2(2025, 9, 10);
	Date d4 = ++d2;
	d2.Print();
	d4.Print();
}
void Test6() {
	Date d1, d2;
	cin >> d1 >> d2;
	cout << d1 << d2;
	cout << d1 - d2 << endl;
}
void Test7() {
	const Date d1(2025, 9, 13);
	d1.Print();
	Date d2(2025, 9, 13);
	d2.Print();
}
int main() {
	//Test1(); //测试+和+=
	//Test2(); //测试-和-=
	//Test3();//测试逻辑运算
	//Test4();   //测试date-date
	//Test5();   //测试前置++和后置++
	//Test6();//测试>>和<<
	Test7();//测试const成员函数
	return 0;
}