【c++】——类和对象(中)——实现完整的日期类(优化）万字详细解疑答惑
作者:chlorine
专栏:c++专栏
赋值运算符重载(+)(+=)(++):实现完整的日期类(上)
我走的很慢，但我从不后退。【学习目标】
- 日期(- -= --)天数重载运算符
- 对日期类函数进行优化(不符合常理的日期，负数，const成员)
- c++中重载输入cin和输出cout运算符
- const成员
首先我要对上面一篇类和对象(上)进行补充，上一篇主要内容
- '=' 赋值运算符重载
- '<' '=' '>' '<=' '>=' '!=' 重载运算符
- '前置++' '后置++’ 重载运算符
相信大家对于operator的运用以及重载运算符有了一定的了解。本次博客我会继续深化赋值运算符重载的内容，并对各函数进行优化处理。
目录
'—' '-='重载运算符
前置--，后置--
日期-日期=天数
+=(-=)负数 (优化)
C++中重载输入cin和输出cout运算符
重载输入cin运算符>>
重载输入cout运算符<<
不符合常理的日期(优化)
const成员(优化)
const对于+=和+
const对于d1
️完整代码
Date.h
Date.cpp
test.cpp
'—' '-='重载运算符
我们不只局限于对未来的计算，虽然以前的日子已经一去不复返。如果我们想知道100天是哪一天？该如何操作呢？上面的图片今天是2023年11月18日，一百天前是2023年8月10日，这是该如何计算呢？
11月已经被-100了，这里要+上的是10月份的天数。
计算过程如图所示。我们可以根据上面思路进行写代码。
主要思路：先将日-100，然后如果是负数就进入循环 ，月份-1，就可以得到在此基础上的上一个月的天数，然后我们还要考虑一个情况，就是如果月份=0，我们就要追溯到上一年的12月开始。代码如下：
Date &Date::operator-=(int day)
{
_day-=day;
while(_day<=0)
{
--_month;
if(_month==0)
{
_month=12;
--_year;
}
_day+=GetMonthDay(_year,_month);
}
return *this;
}那么-重载运算符和+重载运算符一个道理，不能改变原来的值，就创建一个临时变量tmp，保留d1原来的值，然后返回tmp.
依旧使用-复用-=的方法.
Date Date::operator-(int day)
{
Date tmp(*this);
tmp -=day;
return tmp;
}前置--，后置--
前置--后置--和前置++后置++的用法是一样的
- 前置--：返回的减之后的值。
- 后置--：返回的减之前的值，需要用拷贝构造创建 一个临时变量tmp来保存原来的值。并且后置--重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器自动传递 。
//前置--返回的是减之后的值
Date& Date::operator--()
{
*this -= 1;
return *this;
}
//后置--返回的是减之前的值
Date Date::operator--(int)
{
Date tmp = *this;
*this -= 1;
return tmp;
}日期-日期=天数
我想计算一下自己的生日和今天相差多少天？我该如何用代码实现呢？
第一种思路：
- 我们可以与小的日期和大的日期的年份设置成一样的，然后就可以利用 《月和日对齐，利用年判断润平年，闰年一年多少天，平年一年的多少天，相加）
- 然后算出了2003-10-29~~~2023-10-29相差多少天，然后 《年对齐，利用获得每个月的天数进行相加》
思路的俩个步骤，比较于直接减方便多了。
第二种思路：
- d1-d2 我们先假设d1是小min日期，d2是大max日期，如果我的猜测不对，就将min赋值给d2,max赋值给d1。我们要用flag=1或-1来记录，如果(小-大就得乘以-1)(大-小就得乘以1）
- 小的数如果一直++是可以与大的数持平的，我们就进行一个循环直到min=max的时候结束，过程中min一直++，用n来记下min一直+的次数，n的值就是天数。
代码如下：
int Date::operator-(const Date& d)
{
Date max = *this;
Date min = d;
int flag = 1;
if (*this
计算机的效率是可以完成循环多次的。
+=(-=)负数 (优化)
图中不管是+还是-都是成立的对于day是正是负都是可以计算的。
day+= -100;大家有没有想过如果day是负数呢？上面的代码运行的结果是什么呢？
这时候我们该如何优化呢？
d1+= -day 是不是相当于 d1-=day? 那么就可以复用-=重载运算符。
这样对嘛，d1+= -100,本来是看以前的日子的，怎么算到2024了？这里我们就要考虑到数学的知识了。 *this是d1 ，d1-=day ,day是-100，那么负负得正， 就成了d1+=day,所以我们需要在day前面加个负号，即d1-= -day。 -day=100,所以 d1-=100 与 d1+=-100 等式成立。
Date& Date::operator+=(int day)
{
if (day < 0)
{
return *this -= day;
}
_day += day;
while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
{
_day -= GetMonthDay(_year, _month);
++_month;
if (_month >= 13)
{
++_year;
_month = 1;
}
}
return *this;
}
同理：d1-= -100,看100天后的日期，那么就相当于负负得正，d1+=100,那么用到-=函数里就是 d1+=-day.
Date& Date::operator-=(int day)
{
if (day < 0)
{
return *this += -day;
}
_day -= day;
while (_day <= 0)
{
--_month;
if (_month== 0)
{
_month = 12;
--_year;
}
_day+= GetMonthDay(_year, _month);
}
return *this;
} 
C++中重载输入cin和输出cout运算符
c++系统实现了一个庞大的类的库，如下图所示。其中ios为基类，其他类都直接或间接派生自ios类.
- cin和cout可以直接输入和输出内置类型（如int、double等）和部分标准自定义类型（如string等），原因是标准库已经将所有这些类型的输入和输出重载了，直接使用即可。
- 对于我们自定义的类型，如果想直接使用cin、cout来输入输出，需要自己重载>>和<<，否则不能直接使用。
在C++中，标准库本身已经对左移运算符<<和右移运算符>>分别进行了重载，使其能够用于不同数据的输入输出，但是输入输出的对象只能是 C++内置的数据类型（例如 bool、int、double 等）和标准库所包含的类类型（例如 string、complex、ofstream、ifstream 等）。如果自己定义了一种新的数据类型，需要用输入输出运算符去处理，那么就必须对它们进行重载。本节以Date类为例来演示输入输出运算符的重载。
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;//输出形式
cin>>_year>>_month>>_day; //输入形式
cout是ostream类的对象，cin是istream类的对象，要想达到这个目标，就必须以全局函数（友元函数）的形式重载<<和>>，否则就要修改标准库中的类，这显然不是我们所期望的。
重载输入cin运算符>>
以全局函数的形式重载>>，
//cin重载
istream& operator>>(istream& _in, Date& d)
{
_in >> d._year >> d._month >> d._day;
return _in;
}注意：运算符重载函数中用到了Date类的private 成员变量，必须在Date类中将该函数声明为友元函数，如下例所示:
friend istream & operator>> (istream &_in,Date &d);
重载输入cout运算符<<
同样地，也可以模仿上面的形式对输入运算符>>进行重载，让它能够输出，请看下面的代码：
//cout重载
ostream& operator<<(ostream& _out, const Date& d)
{
_out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
return _out;
}ostream表示输出流，cout是ostream类的对象。由于采用了引用的方式进行参数传递，并且也返回了对象的引用，所以重载后的运算符可以实现连续输出。
为了能够直接访问Date类的private成员变量，同样需要将该函数声明为complex类的友元函数：
friend ostream & operator<< (ostream &out, complex &A);
友元函数的声明：
我们有没有观察到
为什么输入重载里面的参数不加，而输出相反。
——输入年月日，如果输入流不能修改，那么就没办法进行输入了，输出在输入之后了，它保留着日期，是不能被修改的。
在这之前加coonst也是编译不过的，因为流入和流出的过程取它们其中的值也是需要改变它的状态值，所以输出输入都是不能加const的。 提取完了之后要改变其中内部的状态值的。
输入输出重载运算符代码如下：
//cin重载
istream& operator>>(istream& _in, Date& d)
{
_in >> d._year >> d._month >> d._day;
return _in;
}
//cout重载
ostream& operator<<(ostream& _out, const Date& d)
{
_out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
return _out;
}
我们继续优化吧~
不符合常理的日期(优化)
这个日期符合常理嘛？显然是不符合的。所有的对象是构造出来的，所以我们再构造的时候加一些检查~
- 第一种：直接打印出“非法日期”
- 第二种：直接断言报错（暴力法）
既然输出流对于不合理的日期进行了检查，那么输入呢？
输入非法日期之后，是可以直接通过的，那我们就得给流输入进行检查。
//cin重载
istream& operator>>(istream& _in, Date& d)
{
//第一种写法
_in >> d._year >> d._month >> d._day;
if (d._month > 0 && d._month < 13
&& d._day>0 && d._day <= d.GetMonthDay(d._year, d._month))
{
}
else
{
//cout << "非法日期" << endl;
assert(false);
}
return _in;
//第二种写法：
int year, month, day;
_in >> year >> month >> day;
if (month > 0 && month < 13
&& day>0 && day <= d.GetMonthDay(year, month))
{
d._year = year;
d._month = month;
d._day = day;
}
else
{
//cout << "非法日期" << endl;
assert(false);
}
}一共俩种写法，第二种更灵活。
const成员(优化)
如何让权限平移或者缩小呢？我们只需要给Date*this改成const Date*this就可以了。
我们不能动this的类型，因为它是隐含的是无法动的，那么如何将类型改成const使权限不放大呢？所以祖师爷就直接再函数后面加个const就可以了。
这里加个const 修饰的是*this。const Date* this我们之前就复习了const，这里const修饰的类型是Date，修饰的内容是*this。
重点：成员函数后面加const以后，普通和const对象都可以调用（权限的平移和权限的缩小）。
const对于+=和+
那我们所写的所有成员函数都能加个const嘛？
——当然不是，要修改的对象成员变量函数不能加。
比如+=成员函数后面加个const。
_day===》this->day,const修饰的是this指向的内容，指向的内容都不能修改如何+=呢？——肯定不行。那么+呢？
+不会改变我自己，我们上面说了成员函数后面加const以后，普通和const对象都可以调用（权限的平移和权限的缩小）。（只要不改变成员变量都可以加）
所以我们看看还有什么可以加const？
const对于d1d2?
为什么d1 这里就考虑到了权限的放大缩小平移问题了，d2是const显然传过去就是权限的放大，当然是不可以的。所以最好的方式就是给这些成员函数都加const。 结论：只要成员函数内部不修改成员变量，就应该加const，这样const对象和普通对象都可以调用。 这些成员函数都可以后面加const,因为按上面的结论，就是不修改内部成员变量。 我走的很慢，但我从不后退。
️完整代码
Date.h
#pragma once
#includeDate.cpp
#includetest.cpp
#include"Date.h"
void TestDate1()
{
Date d1(2003, 10, 5);
Date d2(2003, 11, 5);
int ret=d1 > d2;
int ret2 = d1 == d2;
int ret3 = d1 < d2;
int ret4 = d1 >= d2;
cout << ret3 << endl;
}
void TestDate2()
{
Date d1(2003, 11, 14);
Date d2=d1 +100;//运用拷贝构造创建一个临时变量tmp，将*this的值给tmp,*this的值不改变，tmp值改变，
//从而导致了d1+day，d1不变，tmp改变。返回d1原来的值。
//d1 +=100;
//d1 += 100;
d2.print();
/*d1++;
d1.print();
++d1;
d1.print();*/
}
void TestDate3()
{
Date d1(2023, 11, 17);
Date d2=d1 -100;
d2.print();
}
void TestDate4()
{
Date d1(2023, 11, 17);
//d1--;//后置--返回的是之前的值、
--d1;//前置--返回的是之后的值
d1.print();
}
void TestDate5()
{
Date d1(2023, 11, 17);
Date d2(2003, 10, 29);
cout << d1-d2<< endl;
cout << d2 - d1<< endl;
}
void TestDate6()
{
Date d1(2023, 11, 17);
d1.print();
/*d1 += -100;
d1.print();*/
d1 -= -100;
d1.print();
}
void TestDate7()
{
//Date d1(2023, 11, 17);
//d1 += 100;
流插入
//cout << d1;
//operator<<(cout, d1);
Date d1(2023, 11, 17);
Date d2(2003, 10, 29);
cin >> d1 >> d2;
cout << d1 << d2;
/*Date d4(2023, 13, 1);
cout << d4;*/
}
void TestDate8()
{
Date d4(2023,13,1);
cin>>d4;
cout << d4;
}
void TestDate9()
{
Date d1(2023, 11, 17);
const Date d2(2023, 11, 17);
d1 < d2;
d2 < d1;
//d1 + 100;//d1普通对象
//d2 + 100;//const对象
}
int main()
{
//TestDate1();
//TestDate2();
//TestDate3();
//TestDate4();
//TestDate5();
//TestDate6();
//TestDate7();
//TestDate8();
TestDate9();
return 0;
}