【C++】实现日期类相关接口

news2024/9/28 3:30:24

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C++语法相关知识点可以通过点击以下链接进行学习一起加油！
命名空间缺省参数与函数重载C++相关特性类和对象-上篇类和对象-中篇
类和对象-下篇

本篇将介绍实现日期类中众多接口，同时这其中涉及到很多知识，务必将类和对象相关内容掌握再来实现日期类相关接口。

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文章目录

  • 一、天数加法
  • 二、获得某年某月的天数
  • 三、比较两个日期
  • 四、日期加天数
    • 4.1 先实现operator+还是operator+=
  • 五、日期减日期
  • 六、流插入和流提取运算符重载
    • 6.1 需要判断输入进去的数据是否有误
  • 七、源代码展示
    • 7.1 Date.h
    • 7.2 Date.cpp
    • 7.3 test.cpp

如果你想让这个函数是内敛，可以在类里面定义的函数，默认是内敛，内敛不支持声明和定义分离。接下来我们将展开相关接口的实现逻辑。

一、天数加法

//前置++
Date& operator++()
	{
		_day += 1;
		return *this;
	}	
//后置++
Date operator++(int)
	{
		Date temp(*this);
		_day += 1;
		return temp;
	}
int main()
{
	Date d;
	Date d1(2022, 1, 13);
	d = d1++; // d: 2022,1,13 d1:2022,1,14
	d = ++d1; // d: 2022,1,15 d1:2022,1,15
	return 0;
}
  • 前置++：返回对象+1后结果，由于this指针指向的对象，函数结束后不会销毁，故而使用引用方式返回，提高效率。
  • 后置++；既要完成对象+1操作，又要返回旧值的对象。这里可以使用拷贝构造一份this。对于temp属于临时对象，出了函数作用域就会销毁，因此只能传值返回，不能返回引用
  • 侧面反映了this虽然不能在参数部分显式写，但是可以在函数体内使用，这样子设计是有需求的。

二、获得某年某月的天数

关于计算日期，最频繁调用就是获得某年某月的天数接口，对此可以单独使用该接口。由于表示年月日的成员对象都在日期类中封装起来，类外部不能随便访问类成员，只能在类中实现GetMonthDay函数，在通过return将获得的天数返回。

实现逻辑(涉及到很多历史发展背景，这里局限于现代的日期计算):

int Date::GetMonthDay(int year, int month) const
{
	assert(month > 0 && month < 13);//保证月数合法
	static int montharr[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
	
	if (month == 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)
		return 29;
	else
		return montharr[month];
}

实现上一些细节：

  • 这里由于自转和公转问题，当是闰年时，二月的天数加一
  • 还有一些细节上的问题(但是CPU跑太快，没啥影响)，static int montharr属于静态变量，只能定义一次。对此频繁调用时，不用多次定义。
  • 在判断语句中，可以将位置进行调正，这里跟&&短路知识点有关，如果前面是假，不同接下去判断，整个表达式都为假

三、比较两个日期

这里需要涉及到运算符重载，这里有个小技巧，只需要实现大于等于或小于等于的接口。

函数声明：

	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;

实现小于等于(剩下可取反)：

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);//这里会调用的
}

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;
}

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);
}

四、日期加天数

这里需要考虑持续进位原则

Date& Date::operator+=(int day)
{
	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
	{
		_day -= GetMonthDay(_year, _month);//频繁调用，不用考虑其中细节问题
			++_month;
		if (_month == 13)
		{
			++_year;
			_month = 1;
		}
	}
	return *this;
}

Date Date::operator+(int day) const
{
	Date temp(*this);//拷贝构造
	temp += day;
	return temp;
}
  • 当日期加完天数后，通过日期的规则需要按照进位原则，对年月日数据进行调正
  • 在实现operator+=/+，都可以间接实现operator+/+=
  • 这里operator+=使用日期加天数，提高了效率和避免传值返回中的拷贝过程
  • operator+这里不能使用引用返回，这里是创建了一个临时变量，调用完会销毁

4.1 先实现operator+还是operator+=

  • 先实现operator+=，再间接实现operator+呢?
  • 还是先实现operator+，再间接实现operator+=呢？

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对此得出结论：推荐先实现operator+=，再间接实现operator+。

理由：

  • 将代码贴出来，方便进行对比。这里不能交叉对比，需要采用横向对比。
  • 两者实现operator+是等价，但是实现operator+=，左边需要复用+operator，相比之下多次拷贝构造。
  • 这不详细介绍关于operator-和operator-=。大体逻辑跟operator+和operator+有异曲同工之处(具体在Date.cpp看看)

五、日期减日期

需要使用持续借位原则，如果天数为0，需要得到上月的天数

第一种方式：不断++直到等于大的那个年份，这里需要日期加日期接口的技术支撑

int Date::operator-(const Date& d)
{
	int flag = 1;
	Date max = *this;
	Date min = d;

	if (*this < d)
	{
		int flag = -1;//判断两个天数相差
		max = d;
		min = *this;
	}

	int n = 0;
	while (min != max)
	{
		++min;//这里会调用operato++()
		++n;//operator++()
	}

	return n * flag;
}
  • 优点：方便实现
  • 缺点：效率低

第二个方法:通过该变量记录两个年份修饰到1月1日，也就是都修饰到1月1日之间还差多少天，再计算两个年之间有多少个年，如果是平年+365，闰年+366

int Date::operator-(const Date& d) const
{
	//不知道哪个操作数大，先假设
	Date max = *this;
	Date min = d;
	int flag = 1;
	if (*this < d)//假设错了就认错
	{
		Date max = d;
		Date min = *this;
		int flag = -1;//用来标记
	}
	int count =0;
	//大的减到1月1日  count++
	while (!(max._day == 1 && max._month == 1))
	{
		--max;
		++count;
	}
	//小的减到1月1日  count--
	while (!(min._day == 1 && min._month == 1))
	{
		--min;
		--count;
	}
	//都减到1月1日了  算差多少年
	while (min._year != max._year)
	{
		if (is_leapyear(min._year))
			count += 366;
		else
			count += 365;
		++min._year;
	}
	return flag * count;
}

六、流插入和流提取运算符重载

out和cin的本质是输入和输出流对象，对于<<和>>用于重载的运算符，从图可以得，cout属于ostream类，cin属于istream类，可以自动识别类型

对于我们可以在日期类中，实现<<和>>重载打印日期和提取日

int main()
{
	Date d1(2024, 3, 10);
    //void operator<<(ostream& out);
    //cout<<d1;
    
	d1 << cout;//->d1.operator<<(cout)->operator<<(const Date *d1,cout);
	return 0;
}
  • 如果使用运算符重载，隐含的this指针占用第一个参数的位置，Date必须是左操作数，d1<<cout是不符合我们的习惯的
  • 对此我们可以在类外实现该运算符重载函数，就可以自己设计参数部分的位置
  • 但是又引出了另一个问题:类外不能访问类中的私有成员，如果将私有权限放开，就缺乏安全性，对此C++中有友元，接下来我们会涉及到，这里就使用下，虽然这个全局函数不在类中，但是可以访问私有成员函数
//友元，告诉该类这两个全局函数是我们的朋友，允许使用私有成员(在类中)
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);

ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "" << d._month << "" << d._day << "" << endl;
	return out;
}
 
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}

如果我们需要连续打印cout<<d1<<d2的话，这里就不合适的。因为这里的结合性是从左往右，cout<<d1会返回一个临时变量，那么这里运算符重载函数需要通过引用返回了。C++存在私有的，printf不支持自定义打印，cout本质实现所用类型的打印。

- **用引用做返回值，应对连续流插入和流提取
- 流提取不是不能对Date进行const修饰，需要通过键盘读取数据存储在成员变量

6.1 需要判断输入进去的数据是否有误

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七、源代码展示

7.1 Date.h

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);
	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 + 100
	Date& operator+=(int day);
	Date operator+(int day);
	// d1 - 100
	Date operator-(int day);
	Date& operator-=(int day);

	// ++d1
	Date& operator++();
	// 特殊处理：解决语法逻辑不自洽，自相矛盾的问题
	// d1++
	// 为了跟前置++区分，强行增加一个int形参，够成重载区分
	Date operator++(int);

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

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

	// 本质就是inline
	int GetMonthDay(int year, int month)
	{
		assert(month > 0 && month < 13);
		static int monthDays[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };

		// 365   自转  公转  365 5+h
		// 366
		if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
		{
			return 29;
		}

		return monthDays[month];
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

7.2 Date.cpp

#include"Date.h"

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

bool Date::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)
		{
			if (_day < d._day)
			{
				return true;
			}
		}
	}

	return false;
}
// d1 <= d2
bool Date::operator<=(const Date& d)
{
	return *this < d || *this == d;
}

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 _year == d._year
		&& _month == d._month
		&& _day == d._day;
}

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

// d1 += 10
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;
}

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

	return tmp;
}

// d1 + 10
//Date Date::operator+(int day)
//{
//	//Date tmp(*this);
//	Date tmp = *this; // 
//
//	tmp._day += day;
//	while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, tmp._month))
//	{
//		tmp._day -= GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
//		++tmp._month;
//		if (tmp._month == 13)
//		{
//			++tmp._year;
//			tmp._month = 1;
//		}
//	}
//
//	return tmp;
//}
//
 d1 += 100
//Date& Date::operator+=(int day)
//{
//	*this = *this + day;
//
//	return *this;
//}

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

	return tmp;
}

Date& Date::operator-=(int day)
{
	_day -= day;
	while (_day <= 0)
	{
		--_month;
		if (_month == 0)
		{
			--_year;
			_month = 12;
		}

		_day += GetMonthDay(_year, _month);
	}

	return *this;
}

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

// d++ ->d.operator++(0)
Date Date::operator++(int)
{
	Date tmp = *this;
	*this += 1;
	return tmp;
}

// d1 - d2
int Date::operator-(const Date& d)
{
	int flag = 1;
	Date max = *this;
	Date min = d;
	if (*this < d)
	{
		int flag = -1;
		max = d;
		min = *this;
	}
	int n = 0;
	while (min != max)
	{
		++min;
		++n;
	}
	return n * flag;
}

7.3 test.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Date.h"

int main()
{
	Date d1(2024, 1, 29);
	Date d2 = d1 + 20;
	d2.Print();
	d1.Print();

	d2 -= 20;
	d2.Print();

	d1 += 30000;
	d1.Print();

	++d1;
	d1.operator++();
	d1.Print();

	d1++;
	d1.operator++(10);
	d1.Print();

	/*bool ret = false;
	if (ret)
	{
		d1.Print();
	}*/

	Date d4(2024, 1, 29);
	Date d5(2024, 8, 1);
	cout << d5 - d4 << endl;

	return 0;
}

以上就是本篇文章的所有内容，在此感谢大家的观看！这里是店小二呀C++笔记，希望对你在学习C++语言旅途中有所帮助！
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