「C++」类和对象（3）

news2024/11/15 17:15:32

欢迎大家再次来到海盗猫鸥的博客——

今天将继续讲解类和对象的后续内容，本篇将讲解类和对象中运算符重载，赋值运算符重载，以及取地址运算符的内容，再结合内容进行Date日期类的实现。

目录

运算符重载

运算符重载

赋值运算符重载

取地址运算符重载

const成员函数

取地址运算符重载

Date日期类的实现

Date.h头文件：

Date.cpp文件

补充

结语

运算符重载

当运算符被用于非内置类型时，可能将导致报错。而C++允许通过运算符重载的形式来指定运算符新的含义，从而达到处理自定义类型的功能。

运算符重载

  1. 运算符重载实际就是拥有特殊名字的函数，由operator加上需要重定义的运算符共同构成；和普通的函数一样，拥有返回值，参数和函数体。
  2. 重载运算符函数的参数个数和该运算符的操作对象数量相同，即一元运算符只有一个参数，二元运算符有两个参数，二元运算符的左操作数传给第一个参数，有操作数传给第二个参数。
  3. 如果重载运算符函数是一个成员函数，那么他的第一个运算对象默认传递给隐式的this指针，所以运算符重载作为成员函数时，参数会比运算符操作数少一个。
  4. 运算符重载不改变运算符的优先级和结合性。
  5. 只能重载语法中与原本就存在的运算符，不能用来创建新的运算符。如：operator@
  6. .*    ::    sizeof   ? :   . 这五个运算符不能重载
  7. 重载运算符至少有一个自定义类型的参数，运算符对内置类型的运算规则，无法通过重载来改变
  8. 一个类需要重载哪些运算符，是看哪些运算符重载后对于这个类有意义
  9. 重载自增++运算符时，由于有前置和后置的区别，但运算符重载时函数名都为operator++，为了区分，在后置++重载时，添加一个int形参（该参数不接收内容，只用于区分），由此来和前置++的构成重载函数。
  10. 重载流插入<<和流提取>>时，需要重载为全局函数，因为成员函数的第一个参数默认为类对象的this指针，此时调用函数，就变成了 对象<<cout 或者 对象 >> cin ;不符合使用习惯，所以床在为全局函数，将istream/ostream放到第一个参数位置，将对象放到第二个参数位置。
//类类型流输出
ostream& Date::operator<<(ostream& out)
{
	//定义为成员函数，第一个参数位置将被this指针占用，导致重载<<的左右操作数相对于原本的参数位置颠倒
	out << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;

	return out;
}
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	//全局函数不能访问类私有成员,需要进行友元声明
	out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;

	return out;
}

赋值运算符重载

赋值运算符重载是一个默认成员函数，当没有显示定义时，编译器器会自动生成，注意和拷贝构造区分。

  1. 赋值运算符重载必须重载为成员函数，参数建议写为const的类类型引用，减少拷贝；
  2. 返回值为左操作数，即第一个参数，使用引用返回提高效率；
  3. 未显示定义时编译器会自动生成默认赋值运算符重载，和默认拷贝构造函数相似，只会对内置类型进行浅拷贝/值拷贝，自定义类型则调用它的赋值重载。
  4. 类中没有资源的使用时，默认的重载函数就可以满足要求，当的类的成员变量有指向资源时，就需要显示定义其功能。

取地址运算符重载

const成员函数

  1. 将const修饰的成员函数称为const成员函数，const放在函数参数列表的后面

    	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;
  1. const实际修饰的时隐含的this指针，使该this指针指向的对象在该函数体内不可修改，Date类为例原本this指针为：Date* const this，而const成员函数的this为：const Date* const this；
  2. 当成员函数不涉及修改this指针的对象时，都建议设置为const成员函数，提高安全性。

取地址运算符重载

取地址运算符重载有普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载，但一般由编译器默认生成的就能满足需求。

Date* operator&()
{
return this;
// return nullptr;
}
const Date* operator&()const
{
return this;
// return nullptr;
}

Date日期类的实现

Date.h头文件：

由于成员变量都为内置类型的变量，所以拷贝构造以及析构函数都可以不写；

GetMonthDay函数用于获取当年当月的天数，调用频繁且函数简短，设计为inline内联函数效率更高，此处自动为inline内联函数。

#pragma once
#include <iostream>
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl; 

class Date
{
	//声明友元函数，使全局函数也能使用类私有成员
	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)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;

		if (!CheckDate())
		{
			cout << "日期错误" << endl;
			Print();
		}
	}

	//获取月份天数(常调用的简短函数设计为inline函数)
	int GetMonthDay(int year, int month) const
	{
		//定义为静态数组，防止每次调用都重新创建数组导致效率降低
		static int MonthDayArray[13] = { -1, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
		//闰年二月
		if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))//先判断是否为2月，可以提高效率
		{
			return 29;
		}
		return MonthDayArray[month];
	}

	void Print() const
	{
		cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
	}

	//判断日期是否正确
	bool CheckDate() const;

	Date& operator=(const Date& d);

	Date operator+(int day) const;
	Date operator-(int day) const;
	Date& operator+=(int day);
	Date& operator-=(int day);

	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;

	//前置++
	Date& operator++();
	//后置++，添加一个int形参以示区分，没有实际作用
	Date operator++(int);
	//前置--
	Date& operator--();
	//后置--
	Date operator--(int);

	//日期 - 日期 = 天数
	int operator-(const Date& d) const;

	//ostream& operator<<(ostream& out);

	//取地址运算符重载
	/*Date* operator&();
	const Date* operator&() const;*/

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

Date.cpp文件

用于实现各个运算符重载函数；

注意函数间可以进行复用，从而简洁的实现相关的函数，减少不必要的重复代码书写。

#include "Date.h"
bool Date::CheckDate() const
{
	if ((_month < 1 || _month > 12) || (_day < 1 || _day > GetMonthDay(_year, _month)))
	{
		return false;
	}
	return true;
}

Date& Date::operator=(const Date& d)
{
	if (this != &d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	
	//返回对象为左操作数
	return *this;
}

Date Date::operator+(int day) const
{
	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;
	//	}
	//}
	tmp += day;
	return tmp;
}
Date Date::operator-(int day) const
{
	Date tmp = *this;
	//tmp._day -= day;
	//while (tmp._day <= 0)
	//{
	//	//
	//	tmp._month--;
	//	if (tmp._month == 0)
	//	{
	//		tmp._year--;
	//		tmp._month = 12;
	//	}
	//	tmp._day += GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
	//	
	//}
	tmp -= day;
	return tmp;
}
Date& Date::operator+=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		*this -= (-day);
		return *this;
	}
	_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)
{
	//*this = *this - day//复用operator-,但效率相对低
	if (day < 0)
	{
		*this += (-day);
		return *this;
	}
	_day -= day;
	while (_day <= 0)
	{
		//
		_month--;
		if (_month == 0)
		{
			_year--;
			_month = 12;
		}
		_day += GetMonthDay(_year, _month);

	}
	return *this;
}


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 _day < d._day;
		}
	}
	return false;
}
bool Date::operator<=(const Date& d) const
{
	//if (_year <= d._year && _month <= d._month && _day <= d._day)
	//{
	//	return true;
	//}
	//return false;
	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);
}
bool Date::operator==(const Date& d) const
{
	//if (d._year == _year && d._month == _month && d._day == _day)
	//{
	//	return true;
	//}
	//return false;
	return d._year == _year 
		&& d._month == _month 
		&& d._day == _day;
}
bool Date::operator!=(const Date& d) const
{
	//if (d._year == _year && d._month == _month && d._day == _day)
	//{
	//	return false;
	//}
	//return true;
	return !(*this == d);
}

//前置++
Date& Date::operator++()
{
	*this += 1;
	//返回++之后的值
	return *this;
}
//后置++，添加一个int形参以示区分，没有实际作用
Date Date::operator++(int)
{
	Date tmp = *this;
	*this += 1;
	//返回++之前的值
	return tmp;
}

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

//类类型流输出
//ostream& Date::operator<<(ostream& out)
//{
//	//定义为成员函数，第一个参数位置将被this指针占用，导致重载<<的左右操作数相对于原本的参数位置颠倒
//	out << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
//
//	return out;
//}
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	//全局函数不能访问类私有成员,需要进行友元声明
	out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;

	return out;
}

istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	while (1)
	{
		cout << "请输入日期>" << endl;
		in >> d._year >> d._month >> d._day;
		if (!d.CheckDate())
		{
			cout << "非法日期，请重新输入：" << endl;
			in >> d._year >> d._month >> d._day;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
	return in;
}

//Date* Date::operator&()
//{
//	return this;
//}
//const Date* Date::operator&() const
//{
//	return this;
//}

注意：在使用自增和自减时，在保证正确性的前提下建议尽量使用前置自增和自减，因为在重载自增和自减函数时，前置自增自减没有拷贝的过程，效率更高。

补充

cout为ostream类型的对象，cin是istream类型的对象，内置类型之所以能直接使用<<流插入和>>流提取，就是因为默认已经重载好了相关的函数，所以我们重载时原理时相似的。

以流插入<<为例：

结语

本篇博客到此结束，感谢大家的阅读，下篇将是类和对象的最后一篇博客——

个人主页：海盗猫鸥-CSDN博客

本期专栏：C++_海盗猫鸥的博客-CSDN博客

感谢大家关注~

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