C++——日期类

前言：哈喽小伙伴们，在上一篇文章中我们对C++类与对象的前半段知识进行了简单的分享，其中比较重要的莫过于C++类的六个默认成员函数。

所以这篇文章，我们通过实现一个完整的日期的操作，来对这些成员函数有一个更加深入的理解。

一.基本框架

二.日期的比较

三.日期的加减运算

1.得到月的天数

2.日期的加运算

3.日期的减运算

4.日期的++--运算

5.日期减日期

6.日期的输入输出

7.存在的问题

总结

一.基本框架

根据我们过去实现项目的方法，我们需要将声明与定义分离，同时还要实现测试代码与源代码分离，所以我们需要三个文件：

随后进行类的创建，基本成员函数的实现，以及测试代码的创建等框架。

随后进行框架的测试：

二.日期的比较

两个日期之间的比较方式有很多种:>、<、<=、>=、==、!=

这些就需要我们的赋值运算符构造函数出马了。

上篇文章我们已经知道的“>”的写法：


bool 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)
			return _day > d._day;
		else
	    	return false;
	}
	else
		return false;
}

但是就这一个的写法，就已经是很多，很麻烦的一段代码了，难道像这样的代码我们一共要写6个吗？？？当然不需要，我们要知道，这些符号之间都有两两互补的关系。

比如说，我们现在写出了“>”，那么“<=”不就是“>”取反吗：

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

我们建议把“==”给写出来，因为它比较容易写：

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

如此一来，“!=”的写法就会是：

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

现在我们同时拥有了“>”和“==”，那么将两者结合自然就得到了“>=”：

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

这样是不是非常的简洁？？？其余符号的代码就不一一列举啦，详情请看最后的完整代码展示。

三.日期的加减运算

日期的加减是一个相对比较困难的运算，它不像数字的加减那样简单，因为不仅存在大小月的天数不一，而且每四年还会出现闰年的特殊情况，这样就会导致进位非常的麻烦。下面我们就来详细分享一下，如此复杂的日期运算，到底该怎么实现。

1.得到月的天数

首先很重要的一点就是我们要能够知道每个月都分别有多少天，同时还有2月这个特殊的月份，我们通过一个函数来实现：

int GetMonthdays(int year, int month)
{
	assert(month > 0 && month < 13);
	int Monthdays[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;
	}
	return Monthdays[month - 1];
}

首先要做的就是assert断言，防止月份输入错误，其次因为闰年是斯四年一次，所以我们默认情况下都是平年，通过数组来记录，能够方便获取。最后就是进行闰年二月的判断，如果2月，我们就去判断一下是否是闰年。

2.日期的加运算

我们之间搬出代码来讲：

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

依旧是使用赋值运算符构造函数，我们直接让_day加上我们要加的天数，随后进行判断，如果相加之后的天数大于当月的天数，就让_day减去该月的天数，剩下的自然就是下个月的天数，同时月份+1，如果月份+1后是13，那就需要向年进一，同时月份回到1。

之所以使用循环，是因为如果我要加100天，那向月的进位就不止1了，所以要循环往复的判断。

下面我们进行测试：

#include"Date.h"
int main()
{
	Date d1(2024, 2, 1);
	Date d2 = d1 + 30;
	d2.Print();
	return 0;
}

结果如下：

1+30 = 31，而2024年恰巧就是闰年，所以2月有29天，31 - 29 = 2，所以结果为2024/3/2。

但是这样的写法看似完美，但实际上存在一个很大的错误，来看代码：

#include"Date.h"
int main()
{
	Date d1(2024, 2, 1);
	Date d2 = d1 + 30;
	d2.Print();
	d1.Print();
	return 0;
}

我们是让d2对象去接收d1对象的日期加上20天后的日期，但实际上：

d1对象的日期也发生了改变。

这个错误其实也是可以理解的，因为我们在函数中直接默认进行操作的就是d1的成员变量。而这样的运算，实际上是“+=”运算。

所以想要保证d1的成员变量不变，就必须创建一个临时变量来代替：

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

创建临时变量，就用到了我们的拷贝构造函数，使用tmp临时变量代替d1对象进行操作。

值得注意的一点是，由于tmp是临时的变量，当这个函数结束时就不存在了，所以其作为返回值时，返回类型不能是引用。

再进行测试，结果如下：

3.日期的减运算

理解了加运算之后，减运算的写法相信小伙伴们都能够自己悟出来了。

唯一值得注意的是，日期没有0天：

//日期减等运算
Date& Date::operator-=(int day)
{
	_day -= day;
	while (_day <= 0)
	{
		_month--;
		if (_month == 0)
		{
			_year--;
			_month = 12;
		}
		_day += GetMonthdays(_year, _month);
	}
	return *this;
}

这里我们先来实现一下“-=”运算，注意while循环的判断条件，因为_day不可能等于0。

如果当月剩余的天数不够用，就需要去借用上个月的天数继续减。结果如下：

那么问题来了，博主为什么要先实现“-=”呢 ？？？

下面我们就来看看“-”运算的实现：

//日期减运算
Date Date::operator-(int day)
{
	Date tmp(*this);
	tmp -= day;
	return tmp;
}

怎么样，有没有很震惊，为了不改变d1对象，我们确实创建了临时变量tmp，但是我们大可不必去再写像上边那样的一大长串代码，因为我们已经有“-=”运算了，所以我们直接让tmp去进行“-=”运算，就可以得到结果：

而我们前边实现过的加运算同样可以借用“+=”运算来写：

//日期加运算
Date Date::operator+(int day)
{
	Date tmp(*this);
	tmp += day;
	return tmp;
}

4.日期的++--运算

我们知道，“++”和“--”运算都有前置和后置两种方式，那么我们该怎么用构造函数去分别实现呢？

不管是前置还是后置，它们都会有++，那么我们使用赋值运算符重载函数，函数名该怎么写？难道也是一前一后？？？

并不是，实际上是使用函数重载来区分它们：

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

对于后置++，给它一个int参数，但是该参数并不会使用，只是用作编译器的区分。

那么两个函数又该怎么实现呢？？？

要注意的是，前置++是先加1，再给值，而后置++是先给值，再++，所以后者就需要一个临时变量，我们同样借用一下“+=”函数：

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

再来进行测试：

如此便可以实现“++”的运算符重载。“--”与之类似，博主这里就不做展开讲解。

5.日期减日期

上边我们讲的日期减运算，是用日期去减去明确的天数得到一个新的日期。

那么现在如果想用一个日期减去另一个日期，计算两个日期之间有多少天，又该怎么搞呢？？？

这个事情看似复杂，实则代码写起来也挺简单，现在给大家一个思想：

先去比较两个日期谁大，然后我让小的一直去++，并计数，直到跟大的相等，计数的结果不就是两者的相差天数吗？？？

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

先默认前一个值为较大值，后一个为较小值，然后去比较，如果前一个实际上是较小值，则进行互换，同时创建一个flag，如果是大-小，结果即为整数，反之则赋值为-1，结果为负数，测试如下：

6.日期的输入输出

我们前边讲述的日期，都是我们在创建对象时就给定的数据，输出时也是用的Print函数。而且我们知道，cin和cout是无法直接输入输出自定义类型的数据的。

那现在我们就想先创建一个对象，然后通过cin和cout来输入输出数据，该如何实现呢？？？

首先我们要知道，cin是istream类型的对象，而cout是ostream类型的对象，那么我们就可以通过赋值运算符重载函数来重载“>>”和“<<”两个符号来实现：

//日期输出
void Date::operator<<(ostream& out)
{
	out << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}

但是这样的写法存在问题：

赋值运算符重载函数定义在类中作为成员函数时，其第一个参数就会是默认的隐藏的this参数，也就是d1，而cout则是第二个参数，这就导致我们调用函数时两个实参的顺序存在问题，如果将其改为d1<<cout，就能通过编译：

但是这显然不符合我们C++的使用规范，所以想要恢复顺序，就需要将此函数定义在类外，交换两个形参的位置：

但是这个时候又出现了问题，因为该函数在类外，而类的成员变量是私有的，我们不能使用：

又该如何解决这个问题呢？

这就需要用到关键字：friend，通过friend，将类外函数在类内进行友元声明，就可以啦：

但是此时还有一个问题，在C++中cout是支持同时输出多个变量的，但是我们定义的函数却不行：

这是因为按照从左到右的顺序，执行完cout<<d1之后，它们需要返回一个ostream类型的返回值来继续和d2一起作为参数去继续调用函数，所以需要将该函数的返回值类型替换为ostream并返回out：

//日期输出
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
	return out;
}

测试如下：

那么知道输出之后，输入的写法就与之类似了：

//日期输入
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}

首先就是返回值类型和参数类型为istream&，其次要注意参数d不能用const修饰，因为就是要给它输入值。

测试如下：

7.存在的问题

到这里呢，日期类的所有基本功能已经全部实现了，但是任然存在一个问题：

我们不小心将2月的天数传了个40，这怎么能允许呢，2月最多也就29天，40天怎么可能呢？但是发现d2还是按部就班的进行了“+”运算，这就会出现很大的问题。所以我们需要进行传入检查。

因为在构造函数和输入函数中都需要进行检查，所以我们需要一个创建一个函数：

//检查日期合法性
bool Date::CheckInvalid()
{
	if (_year <= 0 || _month < 1 || _month > 12
		|| _day < 1 || _day > GetMonthdays(_year, _month))
		return false;
	else
		return true;
}

分别判断年，月，日是否都合法。

//初始化
Date::Date(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
	if (!CheckInvalid())
	{
		cout << *this << "该日期非法" << endl;
	    exit(-1);
	}
}

构造函数中使用，若非法直接结束程序：

//日期输入
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	while(1)
	{
		in >> d._year >> d._month >> d._day;
		if (!d.CheckInvalid())
			cout << "输入的日期非法，请重新输入：" << endl;
		else
			break;
	}
	return in;
}

输入函数中使用，若非法则重新输入：