C++类与对象(4)—日期类的实现

目录

一、类的创建和方法声明

二 、输出&运算符重载

三、检查合法性

1、获取对应年月的天数

2、初始化

四、实现加等和加操作

1、先写+=再写+ 

2、先写+再写+=

3、两种方式对比

五、实现++自增和--自减

1、自增

2、自减

六、 实现减等和减操作

1、减等天数

2、加负数减正数

3、减天数

4、日期减日期

完整版：

Date.h

Date.cpp

Test.cpp

通过之前的学习，这次我们用日期类对学习过的内容进行练习，先来复习一下。

 

默认成员函数如果我们不写，编译器会自动生成，我们写了，编译器就不会自动生成。

默认生成构造和析构:

  • 内置类型不做处理
  • 自定义类型会调用对应构造/析构

默认生成拷贝构造和赋值重载

  • 内置类型完成浅拷贝/值拷贝（按字节一个一个拷贝）。
  • 自定义类型，去调用这个成员拷贝构造/赋值重载 

一、类的创建和方法声明

我们在头文件中创建日期类的成员变量(属性)和成员函数(方法)的声明，定义放在源文件中。

#pragma once
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;class Date {
public:Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0);int GetMonthDay(int year, int month);void Print();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);Date& operator+=(int day);Date operator+(int day);Date& operator-=(int day);// d1 - 100Date operator-(int day);// d1 - d2;int operator-(const Date& d);// ++d1Date& operator++();// d1++Date operator++(int);Date& operator--();Date operator--(int);private:int _year;int _month;int _day;
};

二 、输出&运算符重载

详细讲解请看：运算符重载

void Date::Print()
{cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}bool Date::operator==(const Date& d)
{return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;
}// d1 < d2
bool Date::operator<(const Date& d)
{return _year < d._year|| (_year == d._year && _month < d._month)|| (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
}// d1 <= d2
bool Date::operator<=(const Date& d)
{return *this < d || *this == d;
}// d1 > d2
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);
}

三、检查合法性

首先要检查日期合法性，月在1-12范围内，我们通过GetMonthDay获取对应年月的天数，在用于初始化的构造函数中检查日期。

1、获取对应年月的天数

int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{assert(month > 0 && month < 13);int _month[12] = { 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;}else{return _month[month - 1];}
}
  • 首先通过assert判断参数月份是否合法，不合法会报错。
  • 接着创建存储对应月份天数的整型数组_month。
  • 如果传入月份为二月，同时年份为闰年，那返回29天，否则返回_month数组中对应月份的天数。

2、初始化

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 << "日期非法" << endl;}
}
  • 首先检查如果月份合法且天数合法，则进行初始化。
  • 否则输出“日期非法”提示初始化错误。

四、实现加等和加操作

1、先写+=再写+ 

日期加天数怎么算？ 

Date d1(2023, 2, 4);
Date d2 = d1 + 100;

思路：

  • 当前日期天数相加，大于当前月份天数，月份进位，当月份大于12月，年份进位，返回加完结果*this，但是这种方式会改变d1，所以这种方式实际上实现的是+=。
Date& Date::operator+=(int day)
{_day += day;while (_day>GetMonthDay(_year,_month)){_day -= GetMonthDay(_year,_month);month++;if(month == 13){_year++;_month = 1;}}return *this;
}

+=也需要返回值，+=支持连续+=，但日期类不支持加等类型不同，在下面的情况就+=必须要有返回值。

Date d3 = d1;
d1 = d3 += 100;

d1=d3+=100这种对日期类的操作可以支持，这时就需要加等操作的返回值了，从运算符的特性来说需要返回值。

我们通过复用加等操作实现加操作。

Date Date::operator+(int day)
{Date tmp(*this);tmp += day;return tmp;
}
  • 创建日期类对象tmp临时保存*this，
  • 对tmp进行加等操作，
  • 最后返回tmp（使用临时变量可以保证原变量不被改变，这符合+操作的定义）

另外，tmp是临时对象，出了作用域就不在了，所以不能使用传引用返回。

2、先写+再写+=

第二种方式可以先实现+操作，通过复用+操作实现+=操作。

Date Date::operator+(int day)
{Date tmp(*this);tmp._day += day;while (tmp._day > GetMonthDay(_year, _month)){tmp._day -= GetMonthDay(_year, _month);tmp._month++;if (tmp._month == 13){tmp._year++;tmp._month = 1;}}return tmp;
}
Date& Date::operator+=(int day)
{*this = *this + day;return *this;
}
  • 在+操作中借助临时变量tmp存储为变化的*this的值，对tmp的成员day进行+操作，最后返回tmp。
  • +=操作中使用*this对调用函数的对象进行+操作，最后返回*this。 

如果使用static修饰 + 操作中的tmp使其成为静态变量，变为全局生命周期，是否能使用引用返回呢？

//Date.cpp
Date& Date::operator+(int day)
{static Date tmp(*this);tmp._day += day;while (tmp._day > GetMonthDay(_year, _month)){tmp._day -= GetMonthDay(_year, _month);tmp._month++;if (tmp._month == 13){tmp._year++;tmp._month = 1;}}return tmp;
}
//test.cpp
void TestDate2()
{Date d1(2023, 2, 4);d1.Print();Date d2 = d1 + 100;d2.Print();Date d3 = d1 + 100;d3.Print();
}int main()
{TestDate2();return 0;
}

 我们可以看到d2的结果是对的，但d3的结果不对，d3应该在d1的基础上加100，但实际输出结果是在d2的基础上加100.

接下来我们来调试看一下：

当运行到 Date d3 = d1 + 100; 时，在+操作内部对tmp初始化之前，为什么tmp的成员值和*this的成员值不一样呢？

原因：静态变量只能初始化一次，第一次Date d2 = d1 + 100;使用时进行了初始化，第二次再初始化就没有效果了，所以静态变量要慎用，不能为了传引用使用static修饰tmp。

3、两种方式对比

第一种是先写加等操作，复用加等实现加操作。

第二种是先写加操作，复用加实现加等操作。

那么上述两种方式哪个好呢？

结论：第一种比较好，第二种+操作存在消耗，初始化tmp需要拷贝构造一次，传值返回还需要一次拷贝构造；而加等没有拷贝行为

如果加等复用加会增加两次拷贝构造的使用次数，先写加、加等复用加一共消耗四次拷贝次数。先写加等函数不会有拷贝构造，只有加复用加等会使用两次拷贝构造。

这样一对比就可以得出第一种先写加等再写加比较好，减少拷贝次数。

减构成运算符重载和函数重载

五、实现++自增和--自减

1、自增

自增操作符++分为前置++和后置++。

默认只有前置++，同时++只有一个操作数，那就是隐藏的this指针，返回*this的值，可以使用引用返回。

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

如何区分前置和后置呢？

编译器做了特殊处理，方便识别给后置加了一个参数int，没有实际意义，只是为了构成函数重载进行区分，后置需要返回++之前的值，所以使用临时变量tmp保存*this，对*this++，然后返回tmp保存的未改变的*this。

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

平时中能用前置就用前置，可以减少拷贝操作。 

使用后置传个参数，任意一个即可，这个参数仅仅是为了占位，跟前置重载区分。

我们来测试一下： 

void TestDate3()
{Date d1(2023, 6, 6);d1.Print();Date ret1 = ++d1;d1.Print();ret1.Print();Date ret2 = d1++;d1.Print();ret2.Print();
}
int main()
{TestDate3();return 0;
}

输出结果： 

2、自减

同理，自减也与自增实现思路相同。

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

六、 实现减等和减操作

1、减等天数

在日期上做减法，如果减完小于等于零，则向上个月借日期，如果1月借日期则向上一年的12月借日期。

Date& Date::operator-=(int day)
{_day -= day;while (_day <= 0){_month--;if (_month == 0){--_year;_month = 12;}_day += GetMonthDay(_year, _month);}return *this;
}
void TestDate4()
{Date d1(2023, 2, 4);d1.Print();d1 -= 100;d1.Print();
}int main()
{TestDate4();return 0;
}

输出结果： 

 

2、加负数减正数

如果是下面这种情况呢？

void TestDate4()
{Date d2(2023, 6, 6);d2 += -100;Date d3(2023, 7, 7);d3 -= -200;
}

对加等和减等添加判断语句，如果加等负数则调用减等，减等整数负数则调用加等。

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

我们再来测试一下 

void TestDate4()
{Date d2(2023, 6, 6);d2.Print();d2 += -100;d2.Print();Date d3(2023, 7, 7);d3.Print();d3 -= -200;d3.Print();
}int main()
{TestDate4();return 0;
}

 输出结果：

 

3、减天数

通过复用减等操作，同时借助临时变量tmp实现。 

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

4、日期减日期

该函数通过递增较小的日期对象，直到两个日期对象相等，计算出天数差。如果当前日期对象大于传入的日期对象，则结果为正数；如果当前日期对象小于传入的日期对象，则结果为负数。

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 n = 0;while (min != max){++min;++n;}return n * flag;
}
  • 首先，创建两个临时的日期对象 max 和 min，分别初始化为当前日期对象和传入的日期对象 d。
  • 如果当前日期对象小于传入的日期对象 d，则交换 max 和 min，并将标志 flag 设置为 -1，表示结果为负数。
  • 创建一个整型变量 n，用于记录天数差的绝对值。
  • 使用循环，当 min 不等于 max 时，执行以下操作：递增 min 的日期，即执行 min.operator++()。同时递增 n。
  • 返回 n 乘以 flag，得到最终的天数差。

测试一下

void TestDate5()
{Date d1(2024, 1, 12);d1.Print();Date d2(2023, 11, 23);d2.Print();cout << d2 - d1 << endl;cout << d1 - d2 << endl;
}
int main()
{TestDate5();return 0;
}

成功实现 ：

完整版：

Date.h

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;class Date {
public:Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0);void Print();int GetMonthDay(int year, int month);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);Date& operator+=(int day);Date operator+(int day);Date& operator-=(int day);// d1 - 100Date operator-(int day);// d1 - d2;int operator-(const Date& d);// ++d1Date& operator++();// d1++Date operator++(int);Date& operator--();Date operator--(int);private:int _year;int _month;int _day;
};

Date.cpp

#include "Date.h"int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{assert(month > 0 && month < 13);int _month[12] = { 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;}else{return _month[month - 1];}
}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 << "日期非法" << endl;}
}Date& Date::operator+=(int day)
{if (day < 0){*this -= -day;return *this;}_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);tmp += day;return tmp;
}//Date Date::operator+(int day)
//{
//	Date tmp(*this);
//	tmp._day += day;
//	while (tmp._day > GetMonthDay(_year, _month))
//	{
//		tmp._day -= GetMonthDay(_year, _month);
//		tmp._month++;
//		if (tmp._month == 13)
//		{
//			tmp._year++;
//			tmp._month = 1;
//		}
//	}
//	return tmp;
//}
//Date& Date::operator+=(int day)
//{
//	*this = *this + day;
//	return *this;
//}//++d
Date& Date::operator++()
{*this += 1;return *this;
}
//d++
Date Date::operator++(int)
{Date tmp(*this);*this += 1;return tmp;
}
//--d
Date& Date::operator--()
{*this -= 1;return *this;
}// d-- 
Date Date::operator--(int)
{Date tmp(*this);*this -= 1;return tmp;
}Date& Date::operator-=(int day)
{if (day < 0){*this += -day;return *this;}_day -= day;while (_day <= 0){_month--;if (_month == 0){--_year;_month = 12;}_day += GetMonthDay(_year, _month);}return *this;
}
Date Date::operator-(int day)
{Date tmp(*this);tmp -= day;return tmp;
}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 n = 0;while (min != max){++min;++n;}return n * flag;
}void Date::Print()
{cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}bool Date::operator==(const Date& d)
{return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;
}// d1 < d2
bool Date::operator<(const Date& d)
{return _year < d._year|| (_year == d._year && _month < d._month)|| (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
}// d1 <= d2
bool Date::operator<=(const Date& d)
{return *this < d || *this == d;
}// d1 > d2
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);
}

Test.cpp

#include "Date.h"void TestDate1()
{Date d1(2023, 2, 4);cout << d1.GetMonthDay(2022,12) << endl;//d1.Print();//Date d2 = d1 + 100;//d2.Print();
}void TestDate2()
{Date d1(2023, 2, 4);d1.Print();Date d2 = d1 + 100;d2.Print();Date d3 = d1 + 100;d3.Print();
}void TestDate3()
{Date d1(2023, 6, 6);d1.Print();Date ret1 = ++d1;  // d1.operator++();d1.Print();ret1.Print();Date ret2 = d1++;  // d1.operator++(0);d1.Print();ret2.Print();/*d1.operator++();d1.operator++(0);*/
}void TestDate4()
{//Date d1(2023, 2, 4);//d1.Print();//d1 -= 100;//d1.Print();Date d2(2023, 6, 6);d2.Print();d2 += -100;d2.Print();Date d3(2023, 7, 7);d3.Print();d3 -= -200;d3.Print();
}
void TestDate5()
{Date d1(2024, 1, 12);d1.Print();Date d2(2023, 11, 23);d2.Print();cout << d2 - d1 << endl;cout << d1 - d2 << endl;
}
int main()
{TestDate5();return 0;
}

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