【C++初阶】第三站:类和对象(中) -- 日期计算器

目录

前言

日期类的声明.h

日期类的实现.cpp

获取某年某月的天数

全缺省的构造函数

拷贝构造函数

打印函数

日期 += 天数

日期 + 天数

日期 -= 天数

日期 - 天数

前置++

后置 ++

前置 --

后置--

日期类中比较运算符的重载

<运算符重载

==运算符重载

!= 运算符重载

<=运算符重载

>运算符重载

>=运算符重载

=运算符重载

日期 - 日期

前言

        在学习了类的6个默认成员函数后，我们现在动手实现一个日期类，以便巩固所学知识。

日期类的声明.h

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	// 获取某年某月的天数
	int GetMonthDay(int year, int month);
	// 全缺省的构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1,int day = 1);
    // 拷贝构造函数
    // d2(d1)
    Date(const Date& d);    
    // 赋值运算符重载
    // d2 = d3 -> d2.operator=(&d2, d3)
     Date& operator=(const Date& d);
    // 析构函数
     ~Date();
	//打印函数
	void Print()const;
	
	//<运算符重载
	bool operator<(const Date& d);
	//==运算符重载
	bool operator==(const Date& d);
	//!= 运算符重载
	bool operator!=(const Date& d);
	//<=运算符重载
	bool operator<=(const Date& d);
	//>运算符重载
	bool operator>(const Date& d);
	//>=运算符重载
	bool operator>=(const Date& d);

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

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

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

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

日期类的实现.cpp

获取某年某月的天数

需要注意的地方有两点：

        1️⃣为什么要用const static定义数组？

        1.static：这意味着monthArray数组是一个静态局部变量。静态局部变量只在程序运行时初始化一次，并且它的生命周期将持续到程序结束，而不是每次函数调用时重新创建。在这个上下文中，这意味着无论这个GetMonthDay函数被调用多少次，monthArray数组都只会被初始化一次，提高了效率并节省了内存。

        2.const 这表示monthArray数组是常量，其内容在定义后不可更改。由于数组存储的是每个月的天数，这是一个固定不变的数据（除了二月可能因闰年而变化），所以声明为const可以防止意外修改，并允许编译器进行一些优化。

         2️⃣if判断条件要先写month == 2，判断是否是2月，接着才去判断是否是闰年。因为如果一个月不是二月，就没必要判断是否为闰年了。

图解：

int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{
	const static int monthArray[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
	if ((month == 2)				//  0 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 11 12
	&& ((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
	{
		return 29;
	}
	return monthArray[month];
}

        综合起来，const static int monthArray[13]表示一个存储每月天数的只读数组，在整个程序执行期间保持不变，而且在整个类内部可访问。这样设计既保证了数据的安全性，也提高了程序的运行效率。

全缺省的构造函数

   注意:当函数的声明和定义分离时，我们给初始值的时候要在.h(声明)去给，不能放到.cpp(定义)去给

Date::Date(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
	
	//检查日期是否合法
	if (month < 1 || month>12
		|| day<1 || day>GetMonthDay(year, month))
	{
		cout << "非法日期" << endl;
		exit(-1);
	}
}

拷贝构造函数

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

打印函数

     成员函数后面加上 const 关键字表示该函数不会修改类的任何成员变量（除了那些声明为mutable的成员）。这样的函数被称为“常量成员函数”。 
void Date::Print()const
{
	cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}

所以这个函数的作用：打印日期对象的信息，但并不改变日期对象的状态。

日期 += 天数

  • 若_day加了整数以后，<=该月的最大天数，则不需要修改，直接返回该日期
  • 若_day加了整数以后，>=该月的最大天数，则用和之后的_day减去该月的最大天数，之后++_month
  • 如果_month==13，则需要++_year,把_month置为1。如果_month未满13，则重复第二步过程，直到不满足循环条件为止。

Date& Date::operator+=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		return *this -= (-day);
	}
//_day是哪年哪月哪天的天数，day是要加的天数
	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year,_month))
	{ 
    //加完之后的日期天数，减了该月应当有的天数，之后++_month
		_day -= GetMonthDay(_year, _month);
		++_month;
		if (_month == 13)
		{
			++_year;
			_month = 1;
		}
	}
	return *this;
}

注意：当需要加的天数为负数时，则需要复用-=运算符重载。

日期 + 天数

        +和+=的区别在于，是否会改变操作数原本的值。

图解：

        还有一点需要注意的是，日期+=天数的返回值是引用&返回，由上面的图解可以知道，+=操作符会改变操作数原来的值，所以+=运算符重载函数返回时，*this对象(传进来的初始值)出了函数作用域还在,没有被销毁,使用引用提高效率。

        但是+运算符不一样，日期+天数不会改变原操作数的值，所以this指针指向的对象出了函数作用域就被销毁了，不能使用传引用返回。这时使用拷贝构造创建一个tmp对象，直接改变拷贝的那个对象tmp并返回，以传值返回的方式返回。

图解：

Date Date::operator+(int day)
{
	Date tmp(*this);// 拷贝构造tmp，用于返回
	tmp += day;    // 复用operator+=
	return tmp;
}

还有一点需要注意的是:为什么要用+复用+=，而不是+=复用+：

日期 -= 天数

        对于-=运算符重载函数，进来先用初始值减掉要求的天数，若减去后得到的天数>0，则直接返回该日期。若减去后的天数<=0，则表明该日期不合法，需要调整，逻辑如下：

        1.当_day<0时，--_month

        2.若_month此时为0，则需要向年借位，--_year，并且重新把_month置为12，并将减去后得到的天数与该月应有的天数相加，除非_day>0，则需要像下图一样反复借位。

           若_month不为0，只需要将减去后得到的天数与该月应有的天数相加，直到_day>0，否则循环上述条件。

        3.最后需要返回*this,跟+=运算符同理，this指向的对象出了作用域还在，使用传引用返回。

Date& Date::operator-=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		return *this += -(day);
	}
	_day -= day;
	while (_day <= 0)
	{
		--_month;
		if (_month == 0)
		{
			--_year;
			_month = 12;
		}
		_day += GetMonthDay(_year,_month);
	}
	return *this;
}

注意：当需要减的天数为负数时，转而调用+=运算符重载函数。

日期 - 天数

        和+运算符的重载类似,-运算符的重载可以直接复用上面的-=运算符重载函数的实现。

Date Date::operator-(int day)
{
	Date tmp(*this);// 拷贝构造tmp，用于返回
	tmp -= day;// 复用operator-=
	return tmp;
}

注意：-=运算符的重载函数采用的是引用返回，而-运算符的重载函数的返回值是传值返回，因为 -运算符重载函数中的tmp对象出了函数作用域被销毁了，所以不能使用引用返回。

前置++

        直接复用+=运算符的重载函数

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

后置 ++

        我们可以看出前置++和后置++的运算符重载是及其相似的，为了区分，给个int作为占位符也同样作为区分的标准，有参的是后置++，无参的为前置++。

Date Date::operator++(int)
{
	Date tmp(*this);// 拷贝构造tmp，用于返回
	*this += 1;// 复用operator+=
	return tmp;
}

注意：后置++需要返回+1之前的值，调用拷贝构造创建的tmp对象保存++之前的初始值，接着再让this指向的对象+1，返回tmp(对象+1之前的初始值)，由此我们可知返回时应用传值返回，不能用传引用返回(出了作用域tmp就销毁了)。

前置 --

        无参的--为前置--，传引用返回，直接复用前面的-=运算符的重载函数。

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

后置--

        有参的--为后置--，传值返回，直接复用前面的 -=运算符的重载函数。

Date Date::operator--(int)
{
	Date tmp(*this);// 拷贝构造tmp，用于返回
	*this -= 1;// 复用operator-=
	return tmp;
}

日期类中比较运算符的重载

        只需要实现<和==的运算符重载函数，其他的比较函数直接复用即可(赋值=运算符重载除外)。

<运算符重载

        先判断_year是否小于d._year,条件为true，则判断_month是否小于d._month,对于_day同理。

这其中的继续条件是在年相等或者月相等的条件下，继而比较日是否小于，若不满足条件则返回false。

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

==运算符重载

        若年月日均相等则条件为真，其中一个不等就为false。

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

!= 运算符重载

        这里复用了==运算符的重载函数，首先计算 *this == d，即当前对象与传入对象 d 是否相等，然后对结果取反（!），如果两者原本相等，则结果为假（false），表示不相等；如果不相等，则结果为真（true），同样表示不相等。

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

<=运算符重载

        复用了<和==的运算符重载函数，条件为true只需满足其中一个即可

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

>运算符重载

>，小于等于的反面为大于

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

>=运算符重载

>=，小于的反面为大于等于

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

=运算符重载

这个运算符重载特殊在于：上面的运算符返回值都是bool，而此运算符为传引用返回

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

日期 - 日期

        找到两个日期中的较大和较小者，然后通过不断递增较小的日期直到与较大的日期相等，计算出两者之间的天数差，并根据初始比较结果确定正负号。

int Date::operator-(const Date& d)
{
	Date max = *this;// 假设第一个日期较大
	Date min = d;// 假设第二个日期较小
	int flag = 1;// 此时结果应该为正值

	if (*this < d)
	{// 假设错误，纠正
		max = d;
		min = *this;
		flag = -1;//改为负值
	}
	int n = 0;
	while (min!= max)
	{
		++min;//较小的日期++
		++n;//相差的总天数
	}
	return n * flag;
}

逻辑：

  1. 首先创建了两个临时变量 max 和 min，将当前对象 *this 的值赋给 max，传入参数 d 的值赋给 min。初始化一个整型变量 flag 为1，这个标志位将在最后的结果中决定返回值的正负，表示是从max日期到min日期的方向。

  2. 判断当前对象 *this 是否小于传入参数 d。如果是，则交换 max 和 min 的值，并将 flag 设置为 -1，这意味着我们要计算的是从较小的日期（min）到较大的日期（max）之间的天数差。

  3. 初始化一个计数器 n 为0，用于记录相差的天数。

  4. 使用一个循环来递增 min 直到它等于 max。每次循环中，min 会增加一天，并且计数器 n 也会增加1，这样就统计出了从 min 到 max 所经过的天数。

  5. 循环结束后，返回 n * flag。由于之前已经通过 flag 标记了方向，所以无论开始时是哪一天在前，都会得到正确的天数差。

🔧本文修改次数：0

🧭更新时间：2024年2月17日

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