[C++] 自定义的类如何使用“cout“和“cin“?（含日期类实现）

news2024/11/28 10:43:23

一、引言

在C++中，“cin”和"cout"可以说是区别于C语言的一大亮点。

但是，它的自动识别类型，其本质不过是运算符重载。若真到了能够“自动识别”的那一天，人类大概也能进入新的纪元了罢。

对于我们自己写的类，想要用cout，cin，当然是可以的，我们只需自己写它的重载即可。

本文将以“cout”为例。

二、运算符重载

1、何为运算符重载 

运算符重载：

函数名： operator操作符
返回类型： 看操作符运算后返回值是什么
参数：操作符有几个操作数，它就有几个参数 

其中，有5 个符号是不能进行运算符重载的：::      sizeof         ?:      .      .* 

2、日期类

下面我们以日期类为例，熟悉运算符重载：

众所周知，如果直接在类中进行运算符重载，那么第一个操作数必定是隐含的this指针。

这样就会产生一个问题：本应是“cout<<d”，如今却要写成“d<<cout”

void Test3()
{
	Date d1(2023, 8, 9);
	Date d2(2023, 12, 20);
	Date d3(2003, 12, 1);

	d1 << cout;
	d2 << cout;
	d3 << cout;
}

int main()
{
	Test3();

	return 0;
}

 

class Date
{
	friend void operator<< (ostream& out, const Date& d);

public:

	// 获取某年某月的天数
	int GetMonthDay(int year, int month)
	{
		int days[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
		if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)
		{
			days[2] = 29;
		}
		return days[month];
	}

	// 全缺省的构造函数
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;

		if (month < 1 || month > 12 || day < 1 || day > GetMonthDay(year, month))
		{
			cout << "非法日期" << endl;
		}
	}

	// 拷贝构造函数
    // d2(d1)
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	// 赋值运算符重载
  // d2 = d3 -> d2.operator=(&d2, d3)
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;

		return *this;
	}

	// 析构函数
	~Date()
	{
		;
	}

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

	// 日期+=天数
	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 > 12)
			{
				_year++;
				_month = 1;
			}
		}

		return *this;
	}

	// 日期+天数
	Date operator+(int day)
	{
		Date tmp = *this;
		tmp += day;
		return tmp;
	}

	// 日期-天数
	Date operator-(int day)
	{
		Date tmp = *this;
		tmp -= day;
		return tmp;
	}

	// 日期-=天数
	Date& operator-=(int day)
	{
		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;
	}

	// 前置++
	Date& operator++()
	{
		*this += 1;
		return *this;
	}

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

	// 后置--
	Date operator--(int)
	{
		Date tmp = *this;
		*this -= 1;
		return tmp;
	}

	// 前置--
	Date& operator--()
	{
		*this -= 1;
		return *this;
	}

	// >运算符重载
	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)
			{
				if (_day > d._day)
				{
					return true;
				}
			}
		}

		return false;
	}

	// ==运算符重载
	bool operator==(const Date& d)
	{
		return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
	}

	// >=运算符重载
	bool operator >= (const Date& d)
	{
		return *this > d || *this == d;
	}

	// <运算符重载
	bool operator < (const Date& d)
	{
		return !(*this >= d);
	}

	// <=运算符重载
	bool operator <= (const Date& d)
	{
		return !(*this > d);
	}

	// !=运算符重载
	bool operator != (const Date& d)
	{
		return !(*this == d);
	}

	// 日期-日期 返回天数
	int operator-(const Date& d)
	{
		int num = 0;
		Date max = *this;
		Date min = d;
		int flag = 1;
		if (*this < d)
		{
			flag = -1;
			max = d;
			min = *this;
		}

		while (max > min)
		{
			num++;
			min++;
		}

		return flag * num;
	}

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

private:

	int _year;
	int _month;
	int _day;

};

3、“cout<<d”

要想使得代码是“cout<<d”而非“d<<cout”，

其实也很简单。我们将<<的重载写在类的外面，就没有了“隐含的this指针”的限制。

但是这样又会产生一个问题：如何访问Date类的私有成员呢？

这时，我们可以利用“友元”来解决问题。

#include<iostream>
using namespace std;



class Date
{
//设置友元
	friend void operator<< (ostream& out, const Date& d);

public:

	// 获取某年某月的天数
	int GetMonthDay(int year, int month)
	{
		int days[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
		if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)
		{
			days[2] = 29;
		}
		return days[month];
	}

	// 全缺省的构造函数
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;

		if (month < 1 || month > 12 || day < 1 || day > GetMonthDay(year, month))
		{
			cout << "非法日期" << endl;
		}
	}

	// 拷贝构造函数
    // d2(d1)
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	// 赋值运算符重载
  // d2 = d3 -> d2.operator=(&d2, d3)
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;

		return *this;
	}

	// 析构函数
	~Date()
	{
		;
	}

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

	// 日期+=天数
	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 > 12)
			{
				_year++;
				_month = 1;
			}
		}

		return *this;
	}

	// 日期+天数
	Date operator+(int day)
	{
		Date tmp = *this;
		tmp += day;
		return tmp;
	}

	// 日期-天数
	Date operator-(int day)
	{
		Date tmp = *this;
		tmp -= day;
		return tmp;
	}

	// 日期-=天数
	Date& operator-=(int day)
	{
		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;
	}

	// 前置++
	Date& operator++()
	{
		*this += 1;
		return *this;
	}

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

	// 后置--
	Date operator--(int)
	{
		Date tmp = *this;
		*this -= 1;
		return tmp;
	}

	// 前置--
	Date& operator--()
	{
		*this -= 1;
		return *this;
	}

	// >运算符重载
	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)
			{
				if (_day > d._day)
				{
					return true;
				}
			}
		}

		return false;
	}

	// ==运算符重载
	bool operator==(const Date& d)
	{
		return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
	}

	// >=运算符重载
	bool operator >= (const Date& d)
	{
		return *this > d || *this == d;
	}

	// <运算符重载
	bool operator < (const Date& d)
	{
		return !(*this >= d);
	}

	// <=运算符重载
	bool operator <= (const Date& d)
	{
		return !(*this > d);
	}

	// !=运算符重载
	bool operator != (const Date& d)
	{
		return !(*this == d);
	}

	// 日期-日期 返回天数
	int operator-(const Date& d)
	{
		int num = 0;
		Date max = *this;
		Date min = d;
		int flag = 1;
		if (*this < d)
		{
			flag = -1;
			max = d;
			min = *this;
		}

		while (max > min)
		{
			num++;
			min++;
		}

		return flag * num;
	}


private:

	int _year;
	int _month;
	int _day;

};

//运算符重载
void operator<< (ostream& cout, const Date& d)
{
	cout << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
}

效果 

void Test3()
{
	Date d1(2023, 8, 9);
	Date d2(2023, 12, 20);
	Date d3(2003, 12, 1);

	cout << d1;
	cout << d2;
	cout << d3;

}

int main()
{
	Test3();

	return 0;
}

 

如此，我们就实现了将自定义的类使用cout输出了。 

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