【C++深入浅出】日期类的实现

目录

一. 前言 

二. 日期类的框架

三. 日期类的实现

3.1 构造函数

3.2 析构函数

3.3 赋值运算符重载

3.4 关系运算符重载

3.5 日期 +/- 天数

3.6 自增与自减运算符重载

3.7 日期 - 日期

四. 完整代码 

一. 前言 

        通过前面两期类和对象的学习，我们已经对C++的类有了一定的了解。本期我们的目标是实现一个完整的日期类，通过实现日期类的构造函数、运算符重载等等内容，加深对前面知识的理解。

        实现了日期类之后，我们就相当于自己实现了一个网上的日期计算器，如下所示

         上面的两项功能，都是通过我们接下来要进行的运算符重载实现的。

二. 日期类的框架

        以下是我们本期实现的日期类的基本框架

class Date
{
public:// 全缺省的构造函数Date(int year = 2023, 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);// 析构函数~Date() {};// +、=等算数运算符重载Date& operator+=(int day); //日期+=天数Date operator+(int day); //日期+天数Date& operator-=(int day); //日期-=天数Date operator-(int day); //日期-天数// 日期-日期 返回天数,即日期差int operator-(const Date& d);// 自增、自减运算符重载Date& operator++(); //前置++Date operator++(int); //后置++Date operator--(int); //后置--Date& operator--(); //前置--// >、<、==等关系运算符重载bool operator>(const Date& d); bool operator==(const Date& d); bool operator >= (const Date& d);bool operator < (const Date& d);bool operator <= (const Date& d);bool operator != (const Date& d);//打印数据void Print();private:int _year; //年int _month; //月int _day; //日
};

三. 日期类的实现

3.1 构造函数

        构造函数的目的是初始化类对象，这里我们只需要实现两种构造函数即可。一种是全缺省的构造函数，使用全缺省的构造函数可以让类对象构造时传参更加灵活；而另一种则是拷贝构造函数。

        全缺省的构造函数

        很简单，我们只需要判断传入的参数是否符合生活中日期的规则，如果符合则正常进行初始化，反之则程序退出。规则大致如下

日期规则

1、月份必须在1月到12月之间。例如0月和13月是非法的

2、日份必须在当前月的天数范围内。例如1月32日，4月31日是非法的

        由于每个月的天数不同，尤其是2月，还有闰年平年之分，故我们可以先写个函数用来获取当前月的天数。这个函数不仅可以用在日份的判断，在之后也会经常用到。

// 获取某年某月的天数
int GetMonthDay(int year, int month)
{//用一个数组表示平年每月的天数，下标表示月份int MouthDayArray[13] = { 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)) //判断闰年{MouthDayArray[2]++; //是闰年，2月份天数+1}return MouthDayArray[month]; //返回当前月天数
}

        有了上面的函数， 再根据之前的规则，我们很容易就可以写出构造函数

// 全缺省的构造函数
Date(int year = 2023, int month = 1, int day = 1)
{if ( month < 1 || month > 12 || day < 1 || day > GetMonthDay(year, month)){cout << "日期非法" << endl;exit(-1);}_year = year;_month = month;_day = day;
}

        拷贝构造函数

        拷贝构造函数就更简单了，拷贝构造函数是用已存在的对象初始化新对象，故不需要考虑日期是否合法，直接拷贝即可，如下：

// 拷贝构造函数, d2(d1)
Date(const Date& d) //加const避免d被意外修改，使用引用传递是为了提高效率
{_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;
}

3.2 析构函数

        由于日期类不涉及动态内存管理，因此使用编译器自动生成的析构函数即可，不需要显式进行实现。 

3.3 赋值运算符重载

        同理，由于日期类不涉及动态内存管理，因此只要进行普通的浅拷贝即可，编译器默认生成的赋值运算符重载函数即可完成要求。

//赋值运算符重载，不需要显式进行实现，这里使用编译器默认生成的即可
Date& operator=(const Date& d)
{_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;return *this; //返回当前对象的引用为了实现链式访问
}

3.4 关系运算符重载

        关系运算符有>、<、>=、<=、==以及!=，我们先来实现">"运算符。

        我们要如何判断一个日期大于另一个日期呢？很简单，先比较年，年相等则比较月，月相等则比较日，直到比出结果。代码如下：

// >运算符重载
bool operator>(const Date& d)
{if (_year > d._year) //比较年{return true; }else if (_year == d._year && _month > d._month) //年相等比较月{return true;}else if (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day) //年月都相等比较日{return true;}else //前面的条件都不符合，说明日期比较小，返回false{return false;}
}

        接下来是"=="运算符，这就简单啦，看看年月日是否都相等即可 

// ==运算符重载
bool operator==(const Date& d)
{// 逻辑与，下面的条件都符合才返回true，否则为falsereturn (_year == d._year) && (_month == d._month) && (_day == d._day);
}

        然后是"<"运算符，我知道我知道，把上面">"运算符的逻辑都反过来再敲一遍就好啦 

        这种方法固然可以，但未免会显得过于冗余。实际上，我们已经实现了">"运算符和"=="运算符重载，那"<"不就是既不大于也不等于嘛，我们复用一下之前的重载函数即可，如下

// <运算符重载
bool operator<(const Date& d)
{//*this表示当前对象return !((*this == d) || (*this > d)); //逻辑非之后表示既不大于也不等于
}

        通过复用的方法，剩下的"<="、">="和"!="我们也可以很轻松的写出来，如下：

// >=运算符重载
bool operator>=(const Date& d)
{return !(*this < d); //复用<运算符
}// <=运算符重载
bool operator<=(const Date& d)
{return !(*this > d); //复用>运算符
}// !=运算符重载
bool operator!=(const Date& d)
{return !(*this == d); //复用==运算符
}

小贴士：实现类中成员函数时，并不意味着每个都要将其逻辑完整地写出，有些函数之间可以相互复用，简化代码。例如上面我们只需实现">"号和"=="号的重载函数，其余的函数直接复用即可。

3.5 日期 +/- 天数

        接下来我们来实现日期计算器的第一个功能：推算几天后的日期。通过重载"+/-"号运算符我们可以实现日期 +/- 指定天数

         日期 + 指定天数

         首先，我们要知道，日期的进位规则和我们的十进制不一样。每个月的天数都不同，当超过本月的天数，月份都要进1，并且每过12个月年份都要进1。故我们需要用到之前实现的获取本月天数的函数，用来判断是否需要进位。

        例如，求在12月3号的基础上100天后是几月几号？计算过程如下

 

        下面给出示例代码（初版）： 

// 日期+=天数(初版)
Date& operator+=(int day)
{_day += day; //先将天数全部加到_day上//下面开始进行进位while (_day > GetMonthDay(_year, _month)) //当_day大于本月的天数说明还需要进行进位，继续{//月进位_day -= GetMonthDay(_year, _month); //减去当前月的天数++_month; //来到下一月//月进位后判断年是否需要进位if (_month == 13){++_year;_month = 1; //进位后月份来到了1月}}return *this;
}

不过需要注意的是：上面的代码我们对日期进行了修改，返回的是修改后的对象，故实现的不是"+"号的运算符重载，而是"+="运算符的重载。

        那如果我们要实现"+"号呢？很简单，拷贝一份原对象，然后对拷贝后的对象复用"+="运算符重载即可，这样就不会对原对象进行修改。代码如下：

// 日期+天数
Date operator+(int day)
{Date tmp(*this); //拷贝构造一个临时变量tmp += day; //复用+=运算符，此时tmp就是加上day后的日期，但原对象并没有改变return tmp; //以值的形式返回
}

        日期 - 指定天数

        实现了推算几天后的日期，我们再来实现推算几天前的日期。同样的，我们先实现"-="运算符的重载，然后"-"号运算符进行复用即可。

        日期+天数是进行进位，那么日期-天数就是进行借位、退位，二者互为逆过程。有一点需要注意的是，退位借的是上一个月的天数，故我们需要先让月先减再让天数增加。动图如下：

        下面是是示例代码（初版）： 

// 日期-=天数(初版)
Date& operator-=(int day)
{_day -= day; //先全部减到_day上while (_day <= 0) //_day小于0说明需要借位，进行循环{//月先借位--_month;//月借位后判断年是否需要借位if (_month == 0){--_year; //年借位_month = 12; //月变为上一年12月}_day += GetMonthDay(_year, _month); //将借到的天数进行累加}return *this;
}

         实现了日期-=天数，那么日期-天数直接复用即可

// 日期-天数
Date operator-(int day)
{Date tmp(*this); //拷贝构造tmp -= day; //复用-=运算符return tmp;
}

        细心的小伙伴可能发现了，上面我们写的"+="和"-="运算符重载都是初版，是有哪里要改进吗？没错，其实上面的代码在特殊情况下有出错的风险，即用户传入的天数如果是个负数，那么最终得到的答案可能就不是我们想要的。但是我们再来看看网上的日期计算器

        没错，网上的日期计算器对负数有着特殊处理，输入负数时则是向前计算，即减去相应的天数。故我们可以参考进行实现：

// 日期+=天数(终版)
Date& operator+=(int day)
{if (day < 0) //先判断day的正负{*this -= (-day); //为负数则复用-=运算符return *this; //直接返回} _day += day; //先将天数全部加到_day上//下面开始进行进位while (_day > GetMonthDay(_year, _month)) //当_day大于本月的天数说明还需要进行进位，继续{//月进位_day -= GetMonthDay(_year, _month); //减去当前月的天数++_month; //来到下一月//月进位后判断年是否需要进位if (_month == 13){++_year;_month = 1; //进位后月份来到了1月}}return *this;
}

对于"+="运算，我们通过复用"-="实现对负数的特殊处理。而对于"-="运算，我们可以复用"+="实现对负数的特殊处理，这里就不再展开了。

3.6 自增与自减运算符重载

        在上面实现日期+=天数和日期-=天数的基础上，我们通过复用可以很轻松地实现自增和自减运算符重载，代码如下：

// 前置++
Date& operator++()
{*this += 1; //先+1return *this; //再返回，返回+1后的结果
}// 后置++
Date operator++(int) //int用于占位，表示后置++
{Date tmp(*this); //拷贝一份*this += 1; //然后+1return tmp; //返回+1前的结果
}// 前置--
Date& operator--()
{*this -= 1; //先-1return *this; //再返回，返回-1后的结果
}// 后置--
Date operator--(int) //int用于占位，表示后置--
{Date tmp(*this); //拷贝一份*this -= 1; //然后-1return tmp; //返回-1前的结果
}

3.7 日期 - 日期

        我们知道，日期+日期是没有意义的，但日期-日期却是很有价值的，可以用来获取两个日期之间间隔的天数。故我们最后还要来实现"-"号运算符的另外一个重载版本，用于进行日期-日期的运算。

        由于日期类的运算规则较为复杂，涉及到每年的天数不同，每月的天数不同，以及平闰年之分，如果采用正常的年-年，月-月的方法，想想都头大

        故我们另辟稀径，我们可以先找出较小的那个日期，然后让较小的日期不断+1，用一个变量count来统计+1的次数，直到较小的日期和较大的日期相等时，count的值不就是我们要求的差值嘛代码如下：

// 日期-日期 返回天数
//法1：年-年，月-月，日-日，太过复杂
//法2：找出较小的那个，一直累加直到等于大的那个，累加的次数就是之间的天数
int operator-(const Date& d)
{//找出较小的那个日期，这里先假设*this较小Date min = *this;Date max = d;int flag = -1; //用于表示最后相减结果的符号if (min > max) //假设不成立，互换{min = d;max = *this;flag = 1;}//小的进行累加，直到二者相等int ret = 0; //统计min累加的次数while (max > min){min++;ret++; }return ret*flag; //最终累加的次数即为日期差
}

四. 完整代码 

        最后给出本期日期类的完整代码，需要的读者自取

class Date
{
public:// 获取某年某月的天数int GetMonthDay(int year, int month){//用一个数组表示平年每月的天数，下标表示月份int MouthDayArray[13] = { 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)) //判断闰年{MouthDayArray[2]++; //是闰年，2月份天数+1}return MouthDayArray[month]; //返回当前月天数}// 全缺省的构造函数Date(int year = 2023, int month = 1, int day = 1){if (month < 1 || month > 12 || day < 1 || day > GetMonthDay(year, month)){cout << "日期非法" << endl;exit(-1);}_year = year;_month = month;_day = day;}// 拷贝构造函数, d2(d1)Date(const Date& d) //加const避免d被意外修改，使用引用传递是为了提高效率{_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}//赋值运算符重载，不需要显式进行实现，使用编译器默认生成的即可Date& operator=(const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;return *this; //返回当前对象的引用为了实现链式访问}// 析构函数~Date() {};// 日期+=天数Date& operator+=(int day){if (day < 0){*this -= (-day);return *this;}_day += day;while (_day > GetMonthDay(_year, _month)){//月进位_day -= GetMonthDay(_year, _month);++_month;//年进位if (_month == 13){++_year;_month = 1;}}return *this;}// 日期+天数Date operator+(int day){if (day < 0){return *this - (-day) ;}Date tmp(*this); //拷贝构造tmp += day; //复用+=运算符return tmp;}// 日期-=天数Date& operator-=(int day){if (day < 0){*this += (-day);return *this;}_day -= day;while (_day <= 0){//月让位--_month;//年让位if (_month == 0){--_year;_month = 12;}_day += GetMonthDay(_year, _month);}return *this;}// 前置++Date& operator++(){*this += 1; //先+1return *this; //再返回，返回+1后的结果}// 后置++Date operator++(int) //int用于占位，表示后置++{Date tmp(*this); //拷贝一份*this += 1; //然后+1return tmp; //返回+1前的结果}// 前置--Date& operator--(){*this -= 1; //先-1return *this; //再返回，返回-1后的结果}// 后置--Date operator--(int) //int用于占位，表示后置--{Date tmp(*this); //拷贝一份*this -= 1; //然后-1return tmp; //返回-1前的结果}// >运算符重载bool operator>(const Date& d){if (_year > d._year) //比较年{return true;}else if (_year == d._year && _month > d._month) //年相等比较月{return true;}else if (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day) //年月都相等比较日{return true;}else //前面的条件都不符合，说明日期比较小，返回false{return false;}}// ==运算符重载bool operator==(const Date& d){return (_year == d._year) && (_month == d._month) && (_day == d._day);}// <运算符重载bool operator<(const Date& d){//*this表示当前对象return !((*this == d) || (*this > d)); //逻辑非之后表示既不大于也不等于}// >=运算符重载bool operator >= (const Date& d){return !(*this < d); //复用<运算符}// <=运算符重载bool operator <= (const Date & d){return !(*this > d); //复用>运算符}// !=运算符重载bool operator != (const Date& d){return !(*this == d); //复用==运算符}// 日期-日期 返回天数//法1：年-年，月-月，日-日，太过复杂//法2：找出较小的那个，一直累加直到等于大的那个，累加的次数就是之间的天数int operator-(const Date& d){//找出较小的那个日期，这里先假设*this较小Date min = *this;Date max = d;int flag = -1; //用于表示最后相减结果的符号if (min > max) //假设不成立，互换{min = d;max = *this;flag = 1;}//小的进行累加，直到二者相等int ret = 0; //统计min累加的次数while (max > min){min++;ret++;}return ret * flag; //最终累加的次数即为日期差}//打印数据void Print(){cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};

以上，就是本期的全部内容啦🌸

制作不易，能否点个赞再走呢🙏

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