前言
通过前面C++入门与类与对象的学习，今天我们将运用所学的知识点完成一个Date类。
本节目标
- 运用所学知识完成Date类。
- 详细讲解运算符各种重载。
- 理解运算符重载的复用。
一、Date类的六个默认成员函数
六个成员函数，Date类只需要自己实现构造函数即可。
解析：
- 因为成员变量为内置类型，编译器默认生成的构造函数不对内置类型初始化，所以需要自己显式定义构造函数。
- 因为Date类没有涉及动态资源的申请，编译器生成的析构函数、拷贝函数与赋值运算符重载就可以完成需求，所以不需要自己显式定义。
- 取地址重载，Date类没有特殊要求，所以不需要自己显式定义。
1、实现构造函数
代码示例：
Date.h文件
class Date
{
public:
//Date类没有涉及动态资源的申请，所以析构、拷贝构造、赋值重载不用自己实现，使用编译器生成的即可
// 只有构造函数需要自己实现
//默认构造函数——内置类型需要自己实现，完成初始化
Date(int year = 2001, int month = 9, int day = 9);
//打印日期
void Print()const;
private:
int _year;//年
int _month;//月
int _day;//日
};
Date.cpp
Date::Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//打印日期
void Date::Print()const
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
解析：
- 构造函数的参数设计为全缺省。
- 优点：即可以传参，也可以不传参，使用灵活。
- 注意：缺省参数不能在声明与定义同时存在，缺省参数应当指定在声明。
- 类成员函数声明与定义分离时，注在成员函数定义时要使用类限制运算符::指定，该成员函数属于哪个类。
Test.cpp
//测试构造函数
void TestDate1()
{
Date d1;
d1.Print();
const Date d2(2024, 1, 10);
d2.Print();
const Date d3(2024, 13, 1);
d3.Print();
}
int main()
{
TestDate1();
return 0;
}
运行结果：
通过测试，我们发现构造函数在初始化对象时，有一些非法日期也能成功初始化对象。
优化构造函数：在初始化之前，我们应当先检查月份与天数是否合理，合理则完成对象的初始化，不合理则提示并断言！
优化之后的代码：
//默认构造函数——内置类型需要自己实现，完成初始化
//注意缺省函数不能定义与声明都给缺省值，缺省值应当在函数声明指定
Date::Date(int year, int month, int day)
{
//检查月份与天数是否合理，合理才初始化，不合理提示并断言
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);
}
}
//获取月份的天数
int Date::GetMonthDay(const int year,const int month)const
{
//使用数组存放每个月的天数
//优化：因为该函数要被频繁调用，而局部变量每一次调用都要创建，所以将其优化为静态变量
static int daysArr[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
//判断是否为闰年且为2月
//优化：因为闰年的判断麻烦，指令较多，所以先判断是否为2月
if (2 == month && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))
{
return 29;
}
else
{
return daysArr[month];
}
}
解析：
- 因为我们日期类有许多模块都需要知道月份的天数，所以我们将其封装成Date类的一个成员函数。
- 使用数组存放每个月的天数。
- 因为数组下标从0开始，所以数组的大小我们设为13。
- 因为该函数可能会被频繁调用，局部变量每一次调用都要创建，所以使用static修饰数组。
- &&逻辑运算符中的两个操作数，建议将简单的操作数放在左边，因为&&运算符左边为假，右边的无需计算（逻辑操作符的短路特性）。
我们再次运行优化之后的程序：
二、Date类的运算符重载
自定义类型要使用运算符，需要通过运算符重载重新定义该运算符的含义。
使用运算符重载可以使用的程序更易于编写和阅读。
是否需要重载运算符，具体分析这个运算符对这个类是否有意义。
1、关系运算符重载
对于日期类我们一般可以对日期进行比较，所以日期类需要对关系运算符重载。
任意类，重载关系运算符：
- 我们可以根据关系运算符之间的互斥，一般只需要先实现<与==这两个运算符的重载，其余关系运算符，只需要根据他们之间的互斥直接复用这两个重载运算符即可。
- 先实现<与 ==（或>与 ==）的运算符重载函数
- 复用d1<d2 || d1==d2 ——》d1<=d2
- 复用 !(d1<=d2) ——》d1>d2
- 复用 !(d1<d2) ——》d1>=d2
- 复用 !(d1==d2) ——》d1!=d2
- 因为关系运算符一般不需要改变运算的对象，所以形参都是常量的引用
代码示例：
Date.h
class Date
{
public:
//Date类没有涉及动态资源的申请，所以析构、拷贝构造、赋值重载不用自己实现，使用编译器生成的即可
// 只有构造函数需要自己实现
//默认构造函数——内置类型需要自己实现，完成初始化
Date(int year = 2001, int month = 9, int day = 9);
//获取月份的天数
int GetMonthDay(const int year,const int month)const;
//打印日期
void Print()const;
//关系运算符的重载
//1、<运算符重载
bool operator<(const Date& d)const;
//2、==运算符重载
bool operator==(const Date& d)const;
//3、<=运算符重载
bool operator<=(const Date& d)const;
//4、>运算符重载
bool operator>(const Date& d)const;
//5、>=运算符重载
bool operator>=(const Date& d)const;
//6、!=运算符重载
bool operator!=(const Date& d)const;
private:
int _year;//年
int _month;//月
int _day;//日
};
Date.cpp
//关系运算符的重载
//1、<运算符重载
bool Date::operator<(const Date& d)const
{
if (_year < d._year)
{
return true;
}
else if (_year == d._year && _month < d._month)
{
return true;
}
else if (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
//2、==运算符重载
bool Date::operator==(const Date& d)const
{
return _year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day;
}
//3、<=运算符重载
bool Date::operator<=(const Date& d)const
{
return *this < d || *this == d;
}
//4、>运算符重载
bool Date::operator>(const Date& d)const
{
return !(*this <= d);
}
//5、>=运算符重载
bool Date::operator>=(const Date& d)const
{
return !(*this < d);
}
//6、!=运算符重载
bool Date::operator!=(const Date& d)const
{
return !(*this == d);
}
解析：
- 由于Date类的成员变量是私有的，所以将关系运算符定义为成员函数。
- 当重载运算符是成员函数时，其形参看起来比操作数数目少1个，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this。
- const成员函数修饰的是*this，表示在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。（建议：只要成员函数内部不修改成员变量，都应该加const，这样普通对象和const对象都可以调用）
Test.cpp
//测试日期的关系运算符重载
void TestDate2()
{
//普通对象
const Date d1;
//const对象
const Date d2(2024, 1, 10);
cout << (d1 < d2) << endl;
cout << (d1 == d2) << endl;
cout << (d1 <= d2) << endl;
cout << (d1 > d2) << endl;
cout << (d1 >= d2) << endl;
cout << (d1 != d2) << endl;
}
int main()
{
TestDate2();
return 0;
}
运行结果：
2、日期+天数
日期+日期是没有意义的，但是日期+天数有意义。
日期+天数，只需要理解日期的“进位制”即可。如图分析：
如图分析：我们可知日期+天数的进位制：
- 日期的天数+天数
- 判断日期的天数是否超过该月的天数（调用GetMonthDay可得到天数）
- 超过了该月天数，我们就进位
- 天数超过该月份天数，则减去该月天数，月份进一
- 注意当月份超过12时，则月份减去12，年份进一
- 总结：即天满了进月，月满了进年！
- 重复步骤2与步骤3
日期+天数有+与+=两种运算符重载可以完成。
（1）日期加等天数 operator+=
注意：+=运算符会影响左操作数本身！
代码示例：
Date.cpp
//日期+=天数
Date& Date::operator+=(const int& day)
{
//1、日期的天数+天数
_day += day;
//使用变量存放GetMonthDay函数的返回值，避免重复调用
int ret = 0;
//while循环——天数满了进月份，月份满了进年
while (_day > (ret = GetMonthDay(_year, _month)))
{
//天数满了，减去当月的天数，月份进一
_day -= ret;
_month++;
//判断当月份满了，年份进一
if (_month > 12)
{
_month -= 12;
_year++;
}
}
//*this出了作用域还存在，所以返回值为引用返回
return *this;
}
解析：
- 如果在函数体中不改变参数的值，建议使用const修饰
- 因为*this出了作用域还存在，所以可以引用返回。
- 自定义类型做函数返回值时，为了提高程序效率，能引用返回尽量引用返回
- 引用做返回值
- 优点：①减少拷贝提高效率；②可以读写返回值
- 注意：当返回值出了函数体，不存在了，就不能用引用返回
（2）日期加天数 operator+
注意：+运算符不会影响操作数！
代码示例：
//日期+天数
Date Date::operator+(const int& day)const
{
//+运算符不会影响操作数本身，所以定义一个局部变量来保存运算的日期
Date temp(*this);
temp._day += day;
int ret = 0;
while (temp._day > (ret = GetMonthDay(temp._year, temp._month)))
{
temp._day -= ret;
temp._month++;
if (temp._month > 12)
{
temp._month -= 12;
temp._year++;
}
}
//返回值为一个局部变量，出了作用域就不存在了，所以不能引用返回
return temp;
}
解析：
- 成员函数内部不改变成员变量，建议加const，这样普通对象与const对象都可以调用。
- 由于+运算符不会影响对象本身，所以要定义一个临时变量来存放运算的日期
- 注意：当出了函数体，对象不存在了，则不能使用引用返回。
（3）operator+复用operator+=
我们发现operator+与operator+=有许多代码是重复的，所以我们一般可以先实现operator+=，之后的operator+复用operator+=即可。
为什么复用operator+=，不复用operator+？
答案是：复用operator+=更好一些，因为operator+中需要创建两个额外的临时变量，而operator+=不需要创建。如下图所示：
如果+复用+=，只有+这里额外需要创建两个对象；如果是+=复用+，+=也需要额外创建两个对象。
代码示例：
//日期+天数复用+=
Date Date::operator+(const int& day)const
{
//+运算符不会影响操作数本身，所以定义一个局部变量来保存运算的日期
Date temp(*this);
temp += day;
//返回值为一个局部变量，出了作用域就不存在了，所以不能引用返回
return temp;
}
3、日期-天数
日期减天数也是有意义的。
日期加天数是进位，那日期减天数就是借位了。如下图所示：
如图分析：我们可知日期-天数的借位制：
- 日期的天数-天数
- 判断日期是否合理
- 不合理，即天数不够，向月份借位，即月份减一，之后通过GetMonthDay函数获取天数。
- 注意：当月份不够时，需要向年借位，即年份减一，月份加12
- 重复步骤2
（1）日期减等天数 operator-=
注意：-=操作符会影响操作数本身。
代码示例：
//日期-=天数
Date& Date::operator-=(const int& day)
{
_day -= day;
//while循环——借位：如果天数<=0，则往月份去借。注意：当月份不够了，则往年去借。
while (_day <= 0)
{
//1、向月份借
_month--;
//注意：当月份不够了，则往年借
if (_month == 0)
{
_year--;
_month += 12;
}
_day += GetMonthDay(_year, _month);
}
//*this出了函数体还在，所以可以引用返回
return *this;
}
注意：向月份借完位之后，要先判断当月不够了，向年借位之后，才能获取天数。
（2）日期-天数 operator-
注意：-操作符不会影响操作数本身，所以需要创建一个临时变量存放运算的日期。
与operator+一样的思路，operator-复用operator-=比较好。
代码示例：
//日期-天数
Date Date::operator-(const int& day)const
{
//-运算符不会影响操作数本身，所以定义一个临时变量存放运算的日期
Date temp(*this);
temp -= day;
//temp是一个局部变量，出了函数体就不存在，所以不能引用返回
return temp;
}
（3）测试日期加减天数
Test.cpp
//测试日期+天数与日期-天数
void TestDate3()
{
Date d1(2024, 1, 11);
Date d2;
//测试operator+
d2 = d1 + 100;
d1.Print();
d2.Print();
//测试operator+=
d1 += 100;
d1.Print();
//测试operator-
d2 = d1 - 100;
d1.Print();
d2.Print();
//测试operator-=
d1 -= 100;
d1.Print();
//特殊：日期加负数
d1 += -100;
d1.Print();
//特殊：日期减负数
d1 = d2 - (-100);
d1.Print();
}
int main()
{
TestDate3();
return 0;
}
运行结果：
我们发现当加减一个负数时，计算出错了。
因为我们operator-与operator+都是复用的operator-=与operator+=，所以我们直接定位这两个函数调试即可。
调试我们发现，原来在设计的时候我们没有考虑加减的天数为负数的情况。
当一个数加一个-100的数，实际是减去100；当一个数减-100时，实际是加100。
代码示例：
//日期+=天数
Date& Date::operator+=(const int& day)
{
//特殊情况：当加的天数为负数时,实际是减这个数的绝对值
if (day < 0)
{
return *this -= -day;
}
//1、日期的天数+天数
_day += day;
//使用变量存放GetMonthDay函数的返回值，避免重复调用
int ret = 0;
//while循环——天数满了进月份，月份满了进年
while (_day > (ret = GetMonthDay(_year, _month)))
{
//天数满了，减去当月的天数，月份进一
_day -= ret;
_month++;
//判断当月份满了，年份进一
if (_month > 12)
{
_month -= 12;
_year++;
}
}
//*this出了作用域还存在，所以返回值为引用返回
return *this;
}
//日期+天数复用+=
Date Date::operator+(const int& day)const
{
//+运算符不会影响操作数本身，所以定义一个局部变量来保存运算的日期
Date temp(*this);
temp += day;
//返回值为一个局部变量，出了作用域就不存在了，所以不能引用返回
return temp;
}
//日期-=天数
Date& Date::operator-=(const int& day)
{
//特殊情况：当减的天数为负数时,实际是加这个数的绝对值
if (day < 0)
{
return *this += -day;
}
_day -= day;
//while循环——借位：如果天数<=0，则往月份去借。注意：当月份不够了，则往年去借。
while (_day <= 0)
{
//1、向月份借
_month--;
//注意：当月份不够了，则往年借
if (_month == 0)
{
_year--;
_month += 12;
}
_day += GetMonthDay(_year, _month);
}
//*this出了函数体还在，所以可以引用返回
return *this;
}
//日期-天数
Date Date::operator-(const int& day)const
{
//-运算符不会影响操作数本身，所以定义一个临时变量存放运算的日期
Date temp(*this);
temp -= day;
//temp是一个局部变量，出了函数体就不存在，所以不能引用返回
return temp;
}
4、日期递增
在内置类型中++操作符有前置++与后置++，所以运算符重载也应该有前置和后置两个版本。
因为前置与后置函数名都是operator++，并且运算对象的操作数类型与数量也相同，所以想要同时定义前置与后置两个版本必须先解决函数重载问题。
区分前置和后置操作符：
- 为了区分前置与后置两个版本，后置版本增加一个int形参。
- 增加的这个int形参一般不被使用，仅仅是占位，与前置++构成重载，所以该形参只需要声明类型，不用写形参名。
- 当我们使用重载的后置运算符时，编译器会为这个形参提供一个值为0的实参
（1）前置递增 operator++
tip：前置类型返回的是递增后对象的引用。
能不能引用返回取决于，该对象出函数体是否存在，存在则可以引用返回，不存在则不可以。
代码演示：
//1、前置++
//前置++应该返回递增后对象的引用
Date& Date::operator++()
{
*this += 1;
//*this出了函数体还存在，所以引用返回
return *this;
}
tip：日期++就是日期+天数，所以复用operator+=。
（2）后置递增 operator++
tip：后置类型应该返回对象的原值（即递增之前的值），返回的形式是一个值而非引用。
代码示例：
//2、后置++
//后置++应该返回对象的原值(即递增之前的值)，返回的形式是一个值而非引用
Date Date::operator++(int)
{
//定义一个临时变量存放递增之前的值
Date temp(*this);
*this += 1;
//temp是一个局部变量，出了函数就不存在了，所以返回的是一个值
return temp;
}
自定义类型前置比后置好：
- 因为后置版本是传值返回，前置版本是引用返回，
- 后置需要额外创建一个临时变量存放递增之前的值
5、日期递减
与递增一样，递减也有前置与后置两个版本。
为了区分前置与后置，递减也是在后置增加了一个int参数。
（1）前置递减 operator–
前置类型返回的递减后对象的引用。
代码示例：
//1、前置--
//前置--应该返回递减后对象的引用
Date& Date::operator--()
{
//递减就是日期-天数，所以复用operator-=
*this -= 1;
//*this出了函数体还存在，所以引用返回
return *this;
}
（2）后置递减 operator–
后置类型应该返回对象的原值（即递减之前的值），返回的形式是一个值而非引用。
代码示例：
//2、后置--
//后置--应该返回对象的原值(即递减之前的值)，返回的形式是一个值而非引用
Date Date::operator--(int)
{
//定义一个临时变量存放递减之前的值
Date temp(*this);
//递减就是日期-天数，所以复用operator-=
*this -= 1;
//temp是一个局部变量，出了函数就不存在了，所以返回的是一个值
return temp;
}
自定义类型前置比后置好：
- 因为后置版本是传值返回，前置版本是引用返回，
- 后置需要额外创建一个临时变量存放递减之前的值
6、日期-日期
日期-日期是有意义的，我们可以通过日期-日期计算两个日期之间的天数。
我们可以用计数器的方式，计算d1与d2两个日期之间的天数：
- 使用flag法，确定两个日期的大小
- 定义三个变量，max存放d1，min存放d2，flag表示状态（flag为1表示假设成立，为-1表示假设不成立）
- 最后再通过if判断假设是否成立，不成立就修改
- while循环，累加min，直至min与max相等。累加过程中使用count变量计数。
代码演示：
//日期-日期
int Date::operator-(const Date& d)const
{
//flag法
//1、假设max=*this，min=d，flag=1
Date max = *this;
Date min = d;
int flag = 1;//状态变量，为1表示状态成立，为-1表示状态不成立
//2、判断状态是否成立
if (*this < d)
{
//状态不成立
max = d;
min = *this;
flag = -1;
}
//通过计数器的方式，得到两个日期之间的天数
int count = 0;
while (min != max)
{
//自定义类型建议使用前置++
++min;
count++;
}
//返回的日期之差为两个日期之间的天数*flag
return count * flag;
}
7、输入输出日期
C++IO标准库分别使用>>和<<执行输入和输出操作。如下图所示：
tip:
- IO库定义了用其读写内置类型的重载函数
- 因为库中已经定义了，所以内置类型可以直接使用<<与>>
- <<与>>可以自动识别类型，是因为函数重载
- 自定义类型需要程序员自己实现适合其对象的<<与>>
输入输出运算符重载函数必须是非成员函数：
- 因为成员函数的左操作数是隐含的this，所以输入输出运算符必须是非成员函数。
- 输入运算符的左操作数对象为istream
- 输出运算符的左操作数对象为ostream
IO运算符一般需要读写类的非公有数据成员，所以IO运算符一般被声明为友元类。
友元类：
- 友元类可以直接访问类的私有成员，它是定义在类外面的普通函数（即全局），不属于任何类，但需要在类的内部声明，声明时需要加关键字friend。
- 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。
- 友元函数不能用const修饰。
- 一个函数可以是多个类的友元函数
友元函数在后期会详细讲解，今天大致知道使用即可。
（1）输出日期 operator<<
tip：
- 输出运算符的第一个参数是一个非常量ostream对象的引用。
- ostream是非常量是因为向流写入内容会改变其状态
- ostream引用是因为我们无法直接复制一个ostream对象
- 第二个形参一般是一个常量的引用，该常量是我们想要打印的类类型。
- 引用的原因是避免拷贝，提高效率
- 该形参可以是常量是因为一般情况下打印对象不会改变对象的内容。
- <<运算符从左向右结合，可以连续打印，所以operator<<要返回它的ostream形参。
代码示例：
//输出日期
//operator<<不能定义为成员函数，因为成员函数的左操作数被this占据
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
//输出日期
out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day;
//<<运算符从左向右结合，可以连续打印，所以operator<<要返回ostream形参
//ostream形参出了函数体还在，所以引用返回
return out;
}
tip： 因为内置类型的输出运算符不考虑格式化操作，尤其不会打印换行符，所以通常，重载输出运算符应该主要负责打印对象的内容而非控制格式，重载输出运算符不应该打印换行符。
（2）输入日期
tip：
- 输入运算符的第一个参数是istream&将要读取的流的引用
- 第二个形参是将要读入到（非常量）对象的引用。
- 与输出运算符一样，输入运算符可以连续读取，所以operator>>要返回某个给定流的引用。
代码示例：
//输入日期
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
//输入运算符必须处理输入可能失败的情况
int year, month, day;//不需要初始化，因为我们将先读取数据到year，month, day，之后才使用
in >> year >> month >> day;
//检查输入是否成功且合理
if (in && month > 0 && month < 13 && day > 0 && day <= d.GetMonthDay(year, month))
{
//输入成功且合理
d._year = year;
d._month = month;
d._day = day;
}
else
{
//输入失败或不合理时，提示并断言
cout << "非法日期" << endl;
assert(false);
}
//输入运算符可以连续读取，所以operator>>要返回某个给定流的引用。
return in;
}
tip：
- 输入运算符必须处理输入可能失败的情况
- 输入日期还需要检查是否合理
三、总代码
Date.h
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class Date
{
public:
//Date类没有涉及动态资源的申请，所以析构、拷贝构造、赋值重载不用自己实现，使用编译器生成的即可
// 只有构造函数需要自己实现
//默认构造函数——内置类型需要自己实现，完成初始化
Date(int year = 2001, int month = 9, int day = 9);
//获取月份的天数
int GetMonthDay(const int year,const int month)const;
//打印日期
void Print()const;
//关系运算符的重载
//1、<运算符重载
bool operator<(const Date& d)const;
//2、==运算符重载
bool operator==(const Date& d)const;
//3、<=运算符重载
bool operator<=(const Date& d)const;
//4、>运算符重载
bool operator>(const Date& d)const;
//5、>=运算符重载
bool operator>=(const Date& d)const;
//6、!=运算符重载
bool operator!=(const Date& d)const;
//日期+=天数
Date& operator+=(const int& day);
//日期+天数
Date operator+(const int& day)const;
//日期-=天数
Date& operator-=(const int& day);
//日期-天数
Date operator-(const int& day)const;
//递增
//区分前置与后置：后置增加了一个int参数，该参数一般不使用，仅仅是占位，与前置区分构成重载
//1、前置++
//前置++应该返回递增后对象的引用
Date& operator++();
//2、后置++
//后置++应该返回对象的原值(即递增之前的值)，返回的形式是一个值而非引用
Date operator++(int);
//递减
//区分前置与后置：后置增加了一个int参数，该参数一般不使用，仅仅是占位，与前置区分构成重载
//1、前置--
//前置--应该返回递减后对象的引用
Date& operator--();
//2、后置--
//后置--应该返回对象的原值(即递减之前的值)，返回的形式是一个值而非引用
Date operator--(int);
//日期-日期
int operator-(const Date& d)const;
//输出日期
//friend声明友元函数
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
//输入日期
//friend声明友元函数
friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
private:
int _year;//年
int _month;//月
int _day;//日
};
Date.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Date.h"
//Date::Date(int year, int month, int day)
//{
// _year = year;
// _month = month;
// _day = day;
//}
//默认构造函数——内置类型需要自己实现，完成初始化
//注意缺省函数不能定义与声明都给缺省值，缺省值应当在函数声明指定
Date::Date(int year, int month, int day)
{
//检查月份与天数是否合理，合理才初始化，不合理提示并断言
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);
}
}
//获取月份的天数
int Date::GetMonthDay(const int year,const int month)const
{
//使用数组存放每个月的天数
//优化：因为该函数要被频繁调用，而局部变量每一次调用都要创建，所以将其优化为静态变量
static int daysArr[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
//判断是否为闰年且为2月
//优化：因为闰年的判断麻烦，指令较多，所以先判断是否为2月
if (2 == month && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))
{
return 29;
}
else
{
return daysArr[month];
}
}
//打印日期
void Date::Print()const
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
//关系运算符的重载
//1、<运算符重载
bool Date::operator<(const Date& d)const
{
if (_year < d._year)
{
return true;
}
else if (_year == d._year && _month < d._month)
{
return true;
}
else if (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
//2、==运算符重载
bool Date::operator==(const Date& d)const
{
return _year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day;
}
//3、<=运算符重载
bool Date::operator<=(const Date& d)const
{
return *this < d || *this == d;
}
//4、>运算符重载
bool Date::operator>(const Date& d)const
{
return !(*this <= d);
}
//5、>=运算符重载
bool Date::operator>=(const Date& d)const
{
return !(*this < d);
}
//6、!=运算符重载
bool Date::operator!=(const Date& d)const
{
return !(*this == d);
}
//日期+=天数
Date& Date::operator+=(const int& day)
{
//特殊情况：当加的天数为负数时,实际是减这个数的绝对值
if (day < 0)
{
return *this -= -day;
}
//1、日期的天数+天数
_day += day;
//使用变量存放GetMonthDay函数的返回值，避免重复调用
int ret = 0;
//while循环——天数满了进月份，月份满了进年
while (_day > (ret = GetMonthDay(_year, _month)))
{
//天数满了，减去当月的天数，月份进一
_day -= ret;
_month++;
//判断当月份满了，年份进一
if (_month > 12)
{
_month -= 12;
_year++;
}
}
//*this出了作用域还存在，所以返回值为引用返回
return *this;
}
//日期+天数
//Date Date::operator+(const int& day)const
//{
// //+运算符不会影响操作数本身，所以定义一个局部变量来保存运算的日期
// Date temp(*this);
// temp._day += day;
// int ret = 0;
// while (temp._day > (ret = GetMonthDay(temp._year, temp._month)))
// {
// temp._day -= ret;
// temp._month++;
// if (temp._month > 12)
// {
// temp._month -= 12;
// temp._year++;
// }
// }
// //返回值为一个局部变量，出了作用域就不存在了，所以不能引用返回
// return temp;
//}
//日期+天数复用+=
Date Date::operator+(const int& day)const
{
//+运算符不会影响操作数本身，所以定义一个局部变量来保存运算的日期
Date temp(*this);
temp += day;
//返回值为一个局部变量，出了作用域就不存在了，所以不能引用返回
return temp;
}
//日期-=天数
Date& Date::operator-=(const int& day)
{
//特殊情况：当减的天数为负数时,实际是加这个数的绝对值
if (day < 0)
{
return *this += -day;
}
_day -= day;
//while循环——借位：如果天数<=0，则往月份去借。注意：当月份不够了，则往年去借。
while (_day <= 0)
{
//1、向月份借
_month--;
//注意：当月份不够了，则往年借
if (_month == 0)
{
_year--;
_month += 12;
}
_day += GetMonthDay(_year, _month);
}
//*this出了函数体还在，所以可以引用返回
return *this;
}
//日期-天数
Date Date::operator-(const int& day)const
{
//-运算符不会影响操作数本身，所以定义一个临时变量存放运算的日期
Date temp(*this);
temp -= day;
//temp是一个局部变量，出了函数体就不存在，所以不能引用返回
return temp;
}
//递增
//区分前置与后置：后置增加了一个int参数，该参数一般不使用，仅仅是占位，与前置区分构成重载
//1、前置++
//前置++应该返回递增后对象的引用
Date& Date::operator++()
{
*this += 1;
//*this出了函数体还存在，所以引用返回
return *this;
}
//2、后置++
//后置++应该返回对象的原值(即递增之前的值)，返回的形式是一个值而非引用
Date Date::operator++(int)
{
//定义一个临时变量存放递增之前的值
Date temp(*this);
*this += 1;
//temp是一个局部变量，出了函数就不存在了，所以返回的是一个值
return temp;
}
//递减
//区分前置与后置：后置增加了一个int参数，该参数一般不使用，仅仅是占位，与前置区分构成重载
//1、前置--
//前置--应该返回递减后对象的引用
Date& Date::operator--()
{
//递减就是日期-天数，所以复用operator-=
*this -= 1;
//*this出了函数体还存在，所以引用返回
return *this;
}
//2、后置--
//后置--应该返回对象的原值(即递减之前的值)，返回的形式是一个值而非引用
Date Date::operator--(int)
{
//定义一个临时变量存放递减之前的值
Date temp(*this);
//递减就是日期-天数，所以复用operator-=
*this -= 1;
//temp是一个局部变量，出了函数就不存在了，所以返回的是一个值
return temp;
}
//日期-日期
int Date::operator-(const Date& d)const
{
//flag法
//1、假设max=*this，min=d，flag=1
Date max = *this;
Date min = d;
int flag = 1;//状态变量，为1表示状态成立，为-1表示状态不成立
//2、判断状态是否成立
if (*this < d)
{
//状态不成立
max = d;
min = *this;
flag = -1;
}
//通过计数器的方式，得到两个日期之间的天数
int count = 0;
while (min != max)
{
//自定义类型建议使用前置++
++min;
count++;
}
//返回的日期之差为两个日期之间的天数*flag
return count * flag;
}
//输出日期
//operator<<不能定义为成员函数，因为成员函数的左操作数被this占据
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
//输出日期
out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day;
//<<运算符从左向右结合，可以连续打印，所以operator<<要返回ostream形参
//ostream形参出了函数体还在，所以引用返回
return out;
}
//输入日期
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
//输入运算符必须处理输入可能失败的情况
int year, month, day;//不需要初始化，因为我们将先读取数据到year，month, day，之后才使用
in >> year >> month >> day;
//检查输入是否成功且合理
if (in && month > 0 && month < 13 && day > 0 && day <= d.GetMonthDay(year, month))
{
//输入成功且合理
d._year = year;
d._month = month;
d._day = day;
}
else
{
//输入失败或不合理时，提示并断言
cout << "非法日期" << endl;
assert(false);
}
//输入运算符可以连续读取，所以operator>>要返回某个给定流的引用。
return in;
}
Test.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Date.h"
//测试构造函数
void TestDate1()
{
Date d1;
d1.Print();
const Date d2(2024, 1, 10);
d2.Print();
const Date d3(2024, 13, 1);
d3.Print();
}
//测试日期的关系运算符重载
void TestDate2()
{
//普通对象
const Date d1;
//const对象
const Date d2(2024, 1, 10);
cout << (d1 < d2) << endl;
cout << (d1 == d2) << endl;
cout << (d1 <= d2) << endl;
cout << (d1 > d2) << endl;
cout << (d1 >= d2) << endl;
cout << (d1 != d2) << endl;
}
//测试日期+天数与日期-天数
void TestDate3()
{
Date d1(2024, 1, 11);
Date d2;
//测试operator+
d2 = d1 + 100;
d1.Print();
d2.Print();
//测试operator+=
d1 += 100;
d1.Print();
//测试operator-
d2 = d1 - 100;
d1.Print();
d2.Print();
//测试operator-=
d1 -= 100;
d1.Print();
//特殊：日期加负数
d1 += -100;
d1.Print();
//特殊：日期减负数
d1 = d2 - (-100);
d1.Print();
}
//测试递增
void TestDate4()
{
Date d1;
Date d2;
d2 = d1++;
d1.Print();
d2.Print();
d2 = ++d1;
d1.Print();
d2.Print();
}
//测试递减
void TestDate5()
{
Date d1;
Date d2;
d2 = d1--;
d1.Print();
d2.Print();
d2 = --d1;
d1.Print();
d2.Print();
}
//测试日期-日期
void TestDate6()
{
Date d1(2023, 12, 1);
Date d2(2024, 12, 31);
cout << d1 - d2 << endl;
cout << d2 - d1 << endl;
}
//测试输入输出日期
void TestDate7()
{
Date d1(2023, 12, 1);
//测试operator<<
cout << d1 << endl;
//测试operator>>
cin >> d1;
cout << d1 << endl;
}
int main()
{
//TestDate1();
//TestDate2();
//TestDate3();
//TestDate4();
//TestDate5();
//TestDate6();
TestDate7();
return 0;
}
