C++从入门到入土（四）--日期类的实现

目录

前言

日期类的实现

日期的获取

日期的比较

const成员函数 

日期的加减

日期的加等

日期的减等

 日期的加减

日期的加加减减

日期的相减

流插入和提取的重载

友元

友元的特点

 日期类代码

 总结

---

前言

前面我们介绍了C++中类和对象的相关知识和六个默认成员函数，在此基础上我们可以用C++实现一个日期类，这样可以帮助我们更加深入理解C++中的知识点，如果文章中有不懂的可以参考之前的文章

C++从入门到入土（三）--6个默认成员函数

C++从入门到入土（二）——初步认识类与对象

日期类的实现

我们在创建一个项目之前首先要知道这个项目要完成什么功能，以日期类为例，我们要实现日期的比较，日期的加减，以及日期的获取等功能，所以根据之前学的运算符重载等方面的知识我们可以很轻松地在Date.h文件中声明这个类所要实现的各种功能，如下所示

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;class Date
{friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1);int GetMonthDay(int year, int month){int GetMonthDayArry[13] = { 0,31,30,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };if (2 == month && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0 )|| year % 400 == 0){return 29;}else{return GetMonthDayArry[month];}}bool CheckDate();void Print()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;Date& operator+=(int day);Date operator+(int day)const;Date& operator-=(int day);int operator-(const Date& d)const;Date& operator++();Date operator++(int);Date& operator--();Date operator--(int);
private:int _year;int _month;int _day;
};ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d);

 下面我将逐一分析实现相关的功能。

日期的获取

我们创建好一个日期类后，首先要获取里面的日期，于是我们创建了一个GetMonthDay的成员函数，可以看到，它的返回值是int，在函数里面我们创建了一个名为GetMonthDayArry的数组，这个数组里面存放了每个月的天数，为了方便通过传月份来获取日期我们给这个数组的数据个数定为13，但是我们此时面临一个问题：遇到闰年的2月该怎么办呢？那么此时我们就要特殊情况特殊处理，闰年的判断规则是：四年一润，百年不润，四百年再润，于是我们便可以轻松写下如下代码：

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

日期的比较

通过运算符重载的相关知识我们知道，作为类的成员函数重载时，有一个隐藏的this指针，因此我们只需要显示传一个参数，因此我们就有了以下定义：

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;

 由于C++的语法，我们在实现上述逻辑时只需要实现其中的两个，其他的直接复用就可以轻松完成以上任务，我们在这里只实现小于和等于两个逻辑，其余直接复用即可，请参考以下代码：

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

const成员函数 

我们发现，在以上几个日期的比较函数的后面我们都加上了const，这是为什么呢？ 实际上我们将成员函数后面加const的函数称为const成员函数，从表面上看const是在修饰类的成员函数，实际上是在修饰该成员函数隐藏的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，即：只要不修改成员的就可以在后面加上const

日期的加减

日期的加等

我们首先来介绍日期的加等，日期的加等原则就是进位法，即：将天数全加上去，如果超过该月的天数就将该月的天数减去，此时月数进一，如果超过12个月那么年数进一，于是我们就有了以下代码：

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;
}

注意：我们看到，此时我们是用引用返回 ，在前面我们知道，返回对象生命周期到了会析构我们就传值返回；返回对象生命周期到了不会析构我们就传引用返回。而此时我们要获取的是加完之后的值，因此我们要传引用返回

日期的减等

日期减等的逻辑与加等类似，即：将天数全部减去后，如果天数小于0那么就将前一个月的天数加上去，如果月份为0那么就置为12，此时年份退一，于是我们便有了以下代码：

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

 日期的加减

下面我将来实现日期的加减，这里的加减指：不改变原有日期，在加或减相关日期后，返回我们所需要的日期，此时由于出了作用域要析构，所以是用传值返回，同时由于我们前面实现了加等与减等，在这里我们只需要复用上述逻辑即可轻松完成，代码如下：

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

日期的加加减减

由于函数重载的规则，我们在重载++或--操作符时，为了区分是前置还是后置，C++规定：后置++或后置--多了一个int的操作数加以区分。由于前置++或前置--返回的是++或--之后的值，因此我们要传引用返回；而后置则返回之前的值，所以传值返回，于是我们可以写下以下代码：

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

日期的相减

日期的相减返回的是两日期之前的差值，所以用int返回，我们可以写下以下代码：

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

 至此，一个完整的日期类就呈现了出来。

流插入和提取的重载

但是我们在Date.h文件中还有以下两个没有实现，那这两个是什么东西呢？

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

 实际上，这是流插入和流提取操作符的重载，那么为什么要用流插入和流提取呢？实际上是因为：C++中的流插入和提取存在缺陷。我们发现与C语言中的printf和scanf不同的是，cout和cin可以自动识别变量的类型，但这仅仅只能识别内置类型，自定义类型的输入和输出时不能直接使用cout和cin，那么我们该怎么解决这个问题呢？于是C++语法上支持了<<和>>的重载。但是为什么我们选择将其定义在类的外面呢？实际上是为了可读性所采取的操作，但是我们将其定义在类外无法访问私有，为了解决这个问题我们引入了友元这个概念。

友元

什么是友元呢？友元提供了一种突破封装的方式，有时提供了便利。但是友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜过多使用。

我们还是回归上述问题，为什么将其重载为成员函数会降低可读性呢？我们现在尝试去重载operator<<，然后发现没办法将operator<<重载成成员函数。因为cout的输出流对 象和隐含的this指针在抢占第一个参数的位置。this指针默认是第一个参数也就是左操作数了。但是实际使用 中cout需要是第一个形参对象，才能正常使用。所以要将operator<<重载成全局函数。但又会导致类外没办 法访问成员，此时就需要友元来解决。operator>>同理。

友元的特点

1.友元函数可访问类的私有和保护成员，但不是类的成员函数 友元函数不能用const修饰

2.友元函数可以在类定义的任何地方声明，不受类访问限定符限制

3.一个函数可以是多个类的友元函数

4.友元函数的调用与普通函数的调用原理相同

在有了上述知识的铺垫后，我们可以将流插入流提取操作符的重载函数写出，代码如下：

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)
{cout << "请依次输入年月日：";in >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}

 日期类代码

整个Date.c的代码如下：

bool Date::CheckDate()
{if (_month < 1 || _month>12||_day<1||_day>GetMonthDay(_year,_month)){return false;}else{return true;}
}
Date::Date(int year, int month, int day)
{_year = year;_month = month;_day = day;if (!CheckDate()){cout << "日期错误" << endl;}
}
void Date::Print()const
{cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
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 || *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 _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
}
bool Date::operator!=(const Date& d)const
{return !(*this == d);
}Date& Date::operator+=(int day)
{_day += day;while (_day > GetMonthDay(_year, _month)){_day -= GetMonthDay(_year, _month);++_month;if (_month > 12){_month = 1;++_year;}}return *this;
}
Date Date::operator+(int day)const
{Date tmp = *this;tmp += day;return tmp;
}
Date& Date::operator-=(int day)
{_day -= day;while (_day <= 0){--_month;_day += GetMonthDay(_year, _month);if (_month == 0){_month = 12;--_year;}}return *this;
}int Date::operator-(const Date& d)const
{Date max = *this;Date min = d;int flag = 1;int n = 0;if (*this < d){max = d;min = *this;}while (min != max){++min;++n;}return n * flag;
}Date& Date::operator++()
{return *this += 1;
}
Date Date::operator++(int)
{Date tmp = *this;return tmp += 1;
}
Date& Date::operator--()
{return *this -= 1;
}
Date Date::operator--(int)
{Date tmp = *this;return tmp -= 1;
}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)
{cout << "请依次输入年月日：";in >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}

 总结

感谢您能在百忙之中抽出时间来看鄙人的文章，相信看完文章的你会对C++的类与对象有一个更清楚的认识，受限于本人的水平，可能文章中会存在一些问题，欢迎各位指正，如果本篇文章对您有所帮助的话，希望能给我点赞评论加关注，您的支持就是对我创作的最大鼓励。