C++奇迹之旅：从0开始实现日期时间计算器

news2024/11/14 18:31:06

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文章目录

  • 📝前言
  • 🌠 头文件Date.h
    • 🌉日期计算函数
      • 🌠前后置++
      • 🌉前后置--
  • 🌠两对象日期相减
    • 🌉自定义流输入和输出
  • 🌉 代码
    • 🌉 头文件Date.h
    • 🌠Date.cpp
    • 🌉 Test.cpp
  • 🚩总结

📝前言

通过前面学完了C++的默认成员函数，实践出真知，本小节我们将一起来实现一个简单上手的日期时间计算器，阿森和你一起一步一步的操作实现！
完整代码在文章末尾哦
在这里插入图片描述

🌠 头文件Date.h

为了代码的维护性和可观型，我们在设置三个文件头文件Date.h，源文件Date.cpp，Test.cpp
我们先把头文件该写的写上：

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;

#include <stdbool.h>
#include <assert.h>
class Date
{
public:
	//全缺省构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);
	//拷贝构造函数：由于我们知道Date这种类，可写构造也可以不写，可以让编译器自动生成
	Date(const Date& d);
	//析构函数；和拷贝构造函数一样，可写也可以不写
	~Date()
	//打印函数，检验每一步代码错误
	void print();
	Date& operator+(const Date& d);
	
private:
	//内置类型：缺省值可给不给
	int _year = 1;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};

此时此刻，我们接下来要源文件Date.c来实现全缺省的构造函数：

Date::Date(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

注意：这里我们全缺省构造函数进行声明与定义分离时，源文件定义时不需要缺省，也就是不要带值，否则如下图：将会重定义默认参数。
在这里插入图片描述
接下来我们实现打印函数：

void Date::print()
{
	cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}

拷贝构造函数

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

赋值运算符重载：

Date& Date::operator+(const Date& d)
{
	if (this != &d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	return *this;
}

此时此刻，头文件大致完成了，我们接下来要来实现简单的大小比较操作：

如这些通用的运算符重载，你可以吧他们加到头文件Date.c类Date里的public中：

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);

这里有六个运算符重载，我们只需实现1组：第一组：<和==，第二组：>和==，其他4个可以直接调用：
我们这里实现第一组：<和==

  1. <的运算符重载
bool Date::operator<(const Date& d)
{
    // 如果当前年份小于传入日期的年份,则当前日期小于传入日期
    if (_year < d._year)
    {
        return true;
    }
    // 如果年份相同,则比较月份
    else if (_year == d._year)
    {
        // 如果当前月份小于传入日期的月份,则当前日期小于传入日期
        if (_month < d._month)
        {
            return true;
        }
        // 如果月份相同,则比较日期
        else if (_month == d._month)
        {
            // 如果当前日期小于传入日期的日期,则当前日期小于传入日期
            if (_day < d._day)
            {
                return true;
            }
        }
    }

    // 如果以上条件都不满足,则当前日期不小于传入日期
    return false;
}
  1. ==运算符重载
bool Date::operator==(const Date& d)
{
	return _year == d._year
		&& _month == d._month
		&& _day == d._day;
}

两组都是按照年月日顺序进行逻辑判断

接下来就是有意思的调用操作了

  1. 小于等于意思是：小于或者等于
bool Date::operator<=(const Date& d)
{
	return (*this < d) || (*this == d);
}
  1. 大于意思：不小于等于
bool Date::operator>(const Date& d)
{
	return !(*this <= d);
}
  1. 大于等于：不小于
bool Date::operator>=(const Date& d) 
{
	return !(*this < d);
}

4.不等于就是等于的反面嘛

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

🌉日期计算函数

我们在一个日期上加天数，但是由于闰年和平年的2月的天数不同，如果在每次加，减天数，都要判断容易犯错，因此我们可以把它封装成一个函数，进行加天数的比较，我们可以定义一个数组，由于每次调用，可以设置成全局，用静态函数修饰。

int GetMonthDay(int year, int month)
{
	assert(month < 13 && month>0);
	static int dayArray[13] = { -1,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
	
	if ((2 == month) && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))
	{
		return dayArray[month] + 1;//也可以直接写29
	}
	else
	{
		return dayArray[month];
	}
}

自身加天数类：

//d1+50
Date& operator+=(int day);
Date operator+(int day);

//d1-50
Date& operator-=(int day);
Date operator-(int day);

这里分为了两组：
你说得很对,这两个重载运算符的区别在于是否修改了原对象。

  1. operator+=是修改原对象的:
//d1+=50
Date& Date::operator+=(int day)
{
    // 将天数加到当前日期上
    _day += day;

    // 如果加上天数后,当前日期超过了当月的最大天数
    while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
    {
        // 将当前日期减去当月的最大天数
        _day -= GetMonthDay(_year, _month);
        // 月份加1
        ++_month;
        // 如果月份超过了12月,则年份加1,月份重置为1月
        if (13 == _month)
        {
            ++_year;
            _month = 1;
        }
    }

    // 返回当前对象的引用
    return *this;
}

这个函数直接修改了当前对象的成员变量,返回的是当前对象的引用。因此,如果使用 d1 += 50;，那么 d1 对象本身会发生改变。

实现了加等，实现加就易如反掌了

  1. operator+是返回一个新对象:
    Date Date::operator+(int day)
{
    Date temp = *this;
    temp += day;
    return temp;
}
    这个函数首先创建了一个临时对象 temp，它是当前对象的副本。然后,它调用 operator+= 修改 temp 对象,最后返回 temp。因此,如果使用 d1 = d1 + 50;，那么 d1 对象本身不会发生改变,而是会返回一个新的 Date 对象。

上面是加等嵌套在加里面，下面是加嵌套在加等里面

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

	}

	return temp;
}

Date& Date::operator+=(int day)
{
	*this = *this + day;

	return *this;
}

两种方法都是要创建新的变量，效果一样，第一种创建变量，拷贝构造，然后复用+=，返回的要创建临时对象，这种方式的优点是,在调用 operator+ 时,不需要重复计算日期的更新逻辑,因为 operator+= 已经实现了这个逻辑。但是第二种，由于*this = *this + day;在*this+day中先调用+，然后在+中拷贝构造，然后返回临时对象，然后还要进行拷贝构造，对比第一种效率降低了，所以使用加复用加等性能更好
在这里插入图片描述
日期的加减也是如此：减等和减

Date& Date::operator-=(int day)
{
	_day -= day;
	if (0 == _day)
	{
		--_month;
		_day = GetMonthDay(_year, _month);
	}

	while (_day <= 0)
	{
		--_month;
		_day += GetMonthDay(_year, _month);
	}

	return *this;
}

// d1-50
Date Date::operator-(int day)
{
	Date temp = *this;
	temp -= day;

	return temp;
}

🌠前后置++

// 前置递增运算符重载
// 该运算符重载函数返回递增后的日期对象的引用
Date& Date::operator++()
{
    // 将当前日期对象加 1 天
    *this += 1;

    // 返回递增后的日期对象的引用
    return *this;
}

这是前置递增运算符重载函数，它返回递增后的日期对象的引用,因此可以支持连续的前置递增操作,如 ++d1;，实现方式是调用 operator+= 函数将当前日期对象加 1 天,然后返回当前对象的引用。

// 后置递增运算符重载
// 该运算符重载函数返回递增前的日期对象
Date Date::operator++(int)
{
    // 创建一个临时日期对象,保存当前日期对象的值
    Date temp(*this);

    // 将当前日期对象加 1 天
    *this += 1;

    // 返回递增前的临时日期对象
    return temp;
}

这是后置递增运算符重载函数。它返回递增前的日期对象,因此可以支持后置递增操作,如 d1++;。
实现方式是:创建一个临时日期对象,保存当前日期对象的值，调用 operator+= 函数将当前日期对象加 1 天，返回保存的临时日期对象。

这两个函数的主要区别在于返回值的不同。前置递增运算符返回递增后的日期对象的引用,而后置递增运算符返回递增前的日期对象。这种差异使得它们在使用时有不同的表现。

前置递增运算符通常更高效,因为它不需要创建临时对象。后置递增运算符需要创建一个临时对象来保存原始值,然后再执行递增操作,因此会稍微慢一些。

🌉前后置–

// 前置递减运算符重载
// 该运算符重载函数返回递减后的日期对象的引用
Date& Date::operator--()
{
    // 将当前日期对象减 1 天
    *this -= 1;

    // 返回递减后的日期对象的引用
    return *this;
}

这是前置递减运算符重载函数。它返回递减后的日期对象的引用,因此可以支持连续的前置递减操作,如 --d1;实现方式是调用 operator-= 函数将当前日期对象减 1 天,然后返回当前对象的引用。

// 后置递减运算符重载
// 该运算符重载函数返回递减前的日期对象
Date Date::operator--(int)
{
    // 创建一个临时日期对象,保存当前日期对象的值
    Date temp(*this);

    // 将当前日期对象减 1 天
    *this -= 1;

    // 返回递减前的临时日期对象
    return temp;
}

这是后置递减运算符重载函数。它返回递减前的日期对象,因此可以支持后置递减操作,如 d1–;。
实现方式是:创建一个临时日期对象,保存当前日期对象的值。调用 operator-= 函数将当前日期对象减 1 天，返回保存的临时日期对象。

前置递减运算符通常更高效,因为它不需要创建临时对象。

🌠两对象日期相减

//d1-d2
// 日期差运算符重载
// 该运算符重载函数返回两个日期对象之间的天数差
int Date::operator-(const Date& d)
{
    // 创建两个临时日期对象,分别保存较大和较小的日期
    Date max = *this;
    Date min = d;

    // 标记变量,用于记录较大日期是否在前
    int flag = 1;

    // 如果当前日期对象小于传入的日期对象
    if (*this < d)
    {
        // 交换两个临时日期对象的值,使 max 保存较大的日期
        max = d;
        min = *this;

        // 将标记变量设为 -1,表示较小日期在前
        flag = -1;
    }

    // 初始化天数差为 0
    int n = 0;

    // 循环递增较小日期,直到与较大日期相等
    while (min != max)
    {
        // 递增较小日期
        ++min;

        // 累加天数差
        ++n;
    }

    // 返回天数差,并根据标记变量的值确定正负
    return n * flag;
}

首先创建两个临时日期对象 max 和 min,分别保存较大和较小的日期，然后判断当前日期对象是否小于传入的日期对象,如果是,则交换 max 和 min 的值,并将标记变量 flag 设为 -1，接下来,使用 while 循环递增 min 日期,直到与 max 日期相等,同时累加天数差 n，最后,根据标记变量 flag 的值确定返回值的正负,即返回两个日期对象之间的天数差。

🌉自定义流输入和输出

通常我们可以输入的时候是不是想这样输入：cin>>d1或者输出cout<<d2，如下面这个流运算符重载，我们知道重载这里有this指针，顺序是this ，cout，那么它的传参表示是d1<<cout，哇，这和我们平时的逻辑相反不可观，而且这只能定义在类里面，外部无法调用那咋办？

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

我们可以定义在全局作用域里，

// 重载输出运算符 <<
// 该运算符重载函数用于将日期对象输出到输出流中
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
    // 将日期对象的年、月、日输出到输出流中
    // 每个数值后跟相应的单位
    out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;

    // 返回输出流对象,以支持连续输出
    return out;
}

这是重载输出运算符 << 的函数。它接受一个输出流对象 out 和一个常量日期对象 d 作为参数，该函数返回输出流对象 out,以支持连续输出。

bool Date::CheckDate()
{
	if (_month < 1 || _month > 12
		|| _day < 1 || _day > GetMonthDay(_year, _month))
	{
		return false;
	}
	else
	{
		return true;
	}
}

// 重载输入运算符 >>
// 该运算符重载函数用于从输入流中读取日期对象的值
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
    // 提示用户输入年/月/日
    cout << "请依次输入年/月/日：->";

    // 从输入流中读取年、月、日的值,并存储到日期对象d中
    in >> d._year >> d._month >> d._day;
    
	if (!d.CheckDate())//避免出现2024 4 0日
	{					
		cout << "日期非法" << endl;
	}

    // 返回输入流对象,以支持连续输入
    return in;
}

这是重载输入运算符 >> 的函数，它接受一个输入流对象 in 和一个可修改的日期对象 d 作为参数，该函数返回输入流对象 in,以支持连续输入。注意：CheckDate()为了防止输入 2024年4月0日

最后问题是在全局两个在全局变量中怎么能使用Date的内置类型呢？
没错！我是你的朋友就好啦！！！友元friend
我的朋友就可以用了嘛，这里可以定义在public里面也可以不在

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;

#include <stdbool.h>
#include <assert.h>
class Date
{
// 友元函数声明
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:
	//全缺省构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);
	//拷贝构造函数：由于我们知道Date这种类，可写构造也可以不写，可以让编译器自动生成
	Date(const Date& d);
	//析构函数；和拷贝构造函数一样，可写也可以不写
	~Date()
	//打印函数，检验每一步代码错误
	void print();
	Date& operator+(const Date& d);
	
private:
	//内置类型：缺省值可给不给
	int _year = 1;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};

🌉 代码

🌉 头文件Date.h

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;

#include <stdbool.h>
#include <assert.h>
class Date
{
	//cout << d1
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);

public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);
	void print();
	Date& operator+(const Date& d);
	//定义到类里，默认是内敛函数
	int GetMonthDay(int year, int month)
	{
		assert(month < 13 && month>0);
		static int dayArray[13] = { -1,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
		
		if ((2 == month) && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))
		{
			return dayArray[month] + 1;
		}
		else
		{
			return dayArray[month];
		}
	}


	bool CheckDate();

	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);

	//d1+50
	Date& operator+=(int day);
	Date operator+(int day);

	//d1-50
	Date& operator-=(int day);
	Date operator-(int day);

	// ++d1
	Date& operator++();
	//d1++
	Date operator++(int);

	// --d1
	Date& operator--();
	// d1--
	Date operator--(int);

	//d1-d2
	int operator-(const Date& d);

private:
	int _year = 1;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};

//cout << d1
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d);

🌠Date.cpp

#pragma once
#include "Date.h"

// 构造函数,初始化日期对象的年月日
Date::Date(int year, int month, int day)
{
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
}

// 拷贝构造函数,创建一个新的日期对象并初始化为与给定日期对象相同的值
Date::Date(const Date& d)
{
    _year = d._year;
    _month = d._month;
    _day = d._day;
}

// 打印日期对象的年月日
void Date::print()
{
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}

// 重载小于运算符,比较两个日期对象的大小
bool Date::operator<(const Date& d)
{
    // 先比较年份,如果年份小于则返回true
    if (_year < d._year)
        return true;
    // 如果年份相同,再比较月份,如果月份小于则返回true
    else if (_year == d._year && _month < d._month)
        return true;
    // 如果年份和月份都相同,再比较日期,如果日期小于则返回true
    else if (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)
        return true;
    // 其他情况返回false
    return false;
}

// 重载小于等于运算符,比较两个日期对象是否相等或者前者小于后者
bool Date::operator<=(const Date& d)
{
    return (*this < d) || (*this == d);
}

// 重载大于运算符,比较两个日期对象的大小
bool Date::operator>(const Date& d)
{
    return !(*this <= d);
}

// 重载大于等于运算符,比较两个日期对象是否相等或者前者大于后者
bool Date::operator>=(const Date& d)
{
    return !(*this < d);
}

// 重载等于运算符,比较两个日期对象的年月日是否相同
bool Date::operator==(const Date& d)
{
    return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
}

// 重载不等于运算符,比较两个日期对象是否不相同
bool Date::operator!=(const Date& d)
{
    return !(*this == d);
}

// 重载加法运算符,将两个日期对象的年月日相加
Date& Date::operator+(const Date& d)
{
    if (this != &d)
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }
    return *this;
}

// 重载加等于运算符,将当前日期对象加上指定的天数
Date& Date::operator+=(int day)
{
    _day += day;
    while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
    {
        _day -= GetMonthDay(_year, _month);
        ++_month;
        if (13 == _month)
        {
            ++_year;
            _month = 1;
        }
    }
    return *this;
}

// 重载加法运算符,创建一个新的日期对象并将当前日期对象加上指定的天数
Date Date::operator+(int day)
{
    Date temp = *this;
    temp += day;
    return temp;
}

// 重载减等于运算符,将当前日期对象减去指定的天数
Date& Date::operator-=(int day)
{
    _day -= day;
    if (0 == _day)
    {
        --_month;
        _day = GetMonthDay(_year, _month);
    }
    while (_day <= 0)
    {
        --_month;
        _day += GetMonthDay(_year, _month);
    }
    return *this;
}

// 重载减法运算符,创建一个新的日期对象并将当前日期对象减去指定的天数
Date Date::operator-(int day)
{
    Date temp = *this;
    temp -= day;
    return temp;
}

// 重载前置递增运算符,将当前日期对象加1天
Date& Date::operator++()
{
    *this += 1;
    return *this;
}

// 重载后置递增运算符,将当前日期对象加1天并返回原始值
Date Date::operator++(int)
{
    Date temp(*this);
    *this += 1;
    return temp;
}

// 重载前置递减运算符,将当前日期对象减1天
Date& Date::operator--()
{
    *this -= 1;
    return *this;
}

// 重载后置递减运算符,将当前日期对象减1天并返回原始值
Date Date::operator--(int)
{
    Date temp(*this);
    *this -= 1;
    return temp;
}

// 重载减法运算符,计算两个日期对象之间的天数差
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;
}

// 重载输出运算符,将日期对象的年月日输出到流中
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
    out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
    return out;
}

// 检查日期是否合法
bool Date::CheckDate()
{
    if (_month < 1 || _month > 12 || _day < 1 || _day > GetMonthDay(_year, _month))
        return false;
    else
        return true;
}

// 重载输入运算符,从输入流中读取年月日并创建日期对象
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
    cout << "请依次输入年/月/日：->";
    in >> d._year >> d._month >> d._day;
    if (!d.CheckDate())
        cout << "日期非法" << endl;
    return in;
}

🌉 Test.cpp

# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;

#include "Date.h"
void TestDate1()
{
	Date d1(2024, 4, 14);
	Date d2 = d1 + 50;
	d1.print();
	d2.print();

	Date d3(2024, 4, 14);
	Date d4 = d3 - 50;
	d3.print();
	d4.print();

}

void TestDate2()
{
	Date d1(2024, 4, 14);
	Date d2 = ++d1;
	d2.print();

	Date d3(2024, 4, 14);
	Date d4 = d3++;
	d4.print();
}

void TestDate3()
{
	Date d1(2024, 4, 14);
	Date d2 = --d1;
	d2.print();

	Date d3(2024, 4, 14);
	Date d4 = d3--;
	d4.print();

}

void TestDate4()
{
	Date d1(2024, 4, 14);
	Date d2(2020, 9, 1);
	int n = d1 - d2;
	
	cout << n << endl;
}


void TestDate5()
{
	Date d1(2024, 4, 24);
	Date d2 = d1 + 5000;

	cout << d1;
	cout << d2;

	cin >> d1 >> d2;
	cout << d1 << d2;
}
int main()
{
	TestDate5();

	return 0;

}

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