【C++项目实战】类和对象入门实践：日期类实现万字详解

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引言

介绍

一、类的设计

二、成员函数的实现

🍃构造函数、析构函数、拷贝构造函数和赋值运算符重载

🍃友元函数：重载>>和<<

🍃日期合法性检查函数

🍃获取某年某月的天数

🍃比较运算符重载

🍃 日期加减操作

🍃自增自减操作

🍃日期差计算

结语

引言

在编程的世界里，类和对象是面向对象编程（OOP）的核心概念。它们为我们提供了一种组织和封装数据及其相关操作的强大机制。类可以被视为一种蓝图或模板，它定义了对象的属性和方法。而对象则是根据这些类创建的具体实例，它们具有自己的状态（通过属性表示）和行为（通过方法实现）。

日期处理是编程中常见且重要的一个领域。无论是在日志记录、事件管理，还是在日程安排中，日期都扮演着至关重要的角色。通过实现一个日期类，我们不仅可以深入理解类和对象的概念，还能将这些理论知识应用于解决实际问题。

介绍

本实践将围绕实现一个日期类展开，旨在通过这一具体案例来教授类和对象的基础知识。

我们将从定义类的基本结构开始，逐步添加属性和方法，以构建一个功能完备的日期类。

首先，我们需要明确日期类应该具备哪些基本属性。显然，一个日期应该包含年、月和日这三个关键信息。这些属性将用于表示日期的状态。

接下来，我们将为日期类定义一系列方法。这些方法将实现日期的各种操作，如设置日期、获取日期、计算两个日期之间的天数差、判断一个日期是否是闰年等。通过这些方法，日期类将具有自己的行为，能够根据需要进行各种计算和操作。

在实现日期类的过程中，我们还将涉及到一些面向对象编程的高级概念，如封装、继承和多态。封装将帮助我们隐藏类的内部实现细节，只暴露必要的接口给外部使用。虽然在这个简单的日期类示例中可能不会直接用到继承和多态，但了解这些概念将有助于我们更深入地理解面向对象编程的精髓。

一、类的设计

首先，我们需要设计一个日期类Date，包含年、月、日三个私有成员变量，并定义多个成员函数来实现日期的各种操作。

以下是类的声明部分：

#include<iostream>  
#include<stdbool.h>  
using namespace std;  class Date {  
public:  // 友元函数声明  friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);  friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);  // 检查日期合法性  bool CheckDate() const;  // 获取某年某月的天数  int GetMonthDay(int year, int month) const;  // 构造函数  Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1);  // 拷贝构造函数  Date(const Date& d);  // 赋值运算符重载  Date& operator=(const Date& d);  // 析构函数  ~Date();  // 日期+=天数  Date& operator+=(int day);  // 日期+天数  Date operator+(int day) const;  // 日期-天数  Date operator-(int day) const;  // 日期-=天数  Date& operator-=(int day);  // 前置++  Date& operator++();  // 后置++  Date operator++(int);  // 后置--  Date operator--(int);  // 前置--  Date& operator--();  // >运算符重载  bool operator>(const Date& d) const;  // ==运算符重载  bool operator==(const Date& d) const;  // >=运算符重载  bool operator>=(const Date& d) const;  // <运算符重载  bool operator<(const Date& d) const;  // <=运算符重载  bool operator<=(const Date& d) const;  // !=运算符重载  bool operator!=(const Date& d) const;  // 日期-日期 返回天数  int operator-(const Date& d) const;  private:  int _year;  int _month;  int _day;  
};

二、成员函数的实现

🍃构造函数、析构函数、拷贝构造函数和赋值运算符重载

Date::Date(int year, int month, int day) {  _year = year;  _month = month;  _day = day;  
}  Date::Date(const Date& d) {  _year = d._year;  _month = d._month;  _day = d._day;  
}  Date& Date::operator=(const Date& d) {  if (this != &d) {  _year = d._year;  _month = d._month;  _day = d._day;  }  return *this;  
}  Date::~Date() {}

解析：

这四个成员函数都属于类的默认成员函数，是实现类的第一步。
日期类中除了构造函数需要自己单独实现之外，其他三个可使用编译器实现的默认成员函数即可。
示例代码中在声明中给出了全缺省构造函数（全缺省构造函数是最稳妥的选择，可以适应各种情况），要注意带缺省参数声明和定义分离时，只在声明处给出缺省值
更多默认成员函数知识可参考类和对象系列文章
C++指南_倔强的石头_的博客-CSDN博客

🍃友元函数：重载>>和<<

//运算符重载
ostream& operator<<(ostream& out,const Date& d)
{out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;return out;//方便连续使用
}//运算符重载
istream& operator>>(istream& in, Date& d) 
{cout << "请输入年 月 日" << endl;while (1){in >> d._year >> d._month >> d._day;if (d.CheckDate())break;cout << "输入的日期非法，请重新输入！！！" << endl;}return in;
}

为什么要重载成友元函数（全局函数）而不是成员函数？

 void Date:: operator<<(ostream& out)//错误示范{out << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day;
}

如果我们重载成成员函数，运算符重载默认第一个参数为隐藏的this指针指向对象，第二个参数才是cout对象。那么想要使用cout打印对象内容时，就变成了下面这样的形式，这明显不符合我们的要求

Date() << cout  ;

只有改变两个对象的位置，让std::ostream对象的引用（std::ostream&）作为第一个参数才能解决，但this指针是隐藏的，我们无法修改。所有该问题只有通过重载成全局函数才能解决

为什么要有返回值？

对于输出运算符（<<），重载函数通常返回一个对std::ostream对象的引用（std::ostream&）。这样做允许我们进行链式操作，即将多个输出操作连接在一起，而不需要在每个操作后都调用std::endl或类似的分隔符。例如，std::cout << obj1 << obj2; 将首先输出obj1的状态，然后紧接着输出obj2的状态

🍃日期合法性检查函数

bool Date::CheckDate()const
{if (_day > GetMonthDay(this->_year, this->_month) || _month > 12)return false;return true;
}

数据合法性检查是十分必要的

🍃获取某年某月的天数

int Date:: GetMonthDay(int year, int month)const
{int getdays[] = { 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 getdays[month] + 1;//闰年二月天数+1}return getdays[month];
}

考虑到天数的复杂性，每个月的天数都不一样，并且还存在闰年的2月份有29，逻辑复杂必须封装成函数实现
将每个月的天数写在数组里，并空出第一个位置来，这样数组下标就能与月份一一对应
获取月份的天数之后，再判断是否是2月以及是否是闰年再做进一步处理
注意要先判断是否是2月，再判断是否是闰年，如果左侧不成立右侧就不会计算

🍃比较运算符重载

// >运算符重载
bool Date::operator>(const Date& d)const
{if (_year > d._year)//先比较年return true;else if (_year == d._year)//年相等比较月{if (_month > d._month)return true;else if (_month == d._month)//月相等比较天{if (_day > d._day)return true;}}return false;//上述条件都没有执行，就返回false
}// ==运算符重载
bool Date::operator==(const Date& d)const
{return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
}// >=运算符重载
bool Date::operator >= (const Date& d)const
{return *this > d || *this == d;//复用大于和等于
}// <运算符重载
bool Date::operator < (const Date& d)const
{return !(*this > d) && !(*this == d);//复用大于和等于}// <=运算符重载
bool Date::operator <= (const Date& d)const
{return !(*this > d);
}// !=运算符重载
bool Date::operator != (const Date& d)const
{return !(*this == d);
}

这个函数通过逐步比较年份、月份和日期，实现了两个Date对象之间的“大于”比较。如果当前对象在任何一级比较中大于参数对象，就返回true；否则，返回false。
比较运算符中只需要实现一个大于或者小于运算符，和一个==运算符，其他的函数皆可复用代码

🍃 日期加减操作

// 日期+=天数
Date& Date::operator+=(int day)
{_day += day;int tmp = GetMonthDay(this->_year, this->_month);while (_day > tmp)//日期大于本月天数{_day -= tmp;//就减去本月天数++_month;//月份+1if (_month > 12)//月份大于12{++_year;//年份+1，月份置为1_month = 1;}tmp = GetMonthDay(this->_year, this->_month);}return *this;
}// 日期+天数
Date Date::operator+(int day)const
{Date tmp = *this;//复用+=代码tmp += day;return tmp;
}// 日期-天数
Date Date::operator-(int day)const
{Date tmp = *this;tmp -= day;return tmp;
}// 日期-=天数
Date& Date::operator-=(int day)
{_day -= day;while (_day < 1){--_month;//向前借位if (_month == 0){--_year;_month = 12;}_day+= GetMonthDay(this->_year, this->_month);}return *this;
}

+=实现思路：

增加天数：将传入的天数day加到当前日期的天数_day上。
检查天数是否超出本月：使用GetMonthDay函数获取当前年份和月份的天数tmp。如果增加后的天数_day大于tmp，说明天数超出了当前月份的天数。
调整日期：如果天数超出，则减去当前月份的天数，并将月份_month加1。如果月份超过12（即一年结束），则将年份_year加1，并将月份重置为1。
重复检查：重复上述步骤，直到_day不大于当前月份的天数为止。
返回当前对象：返回对当前对象的引用，以支持链式操作。

+可以直接复用+=的代码

-=实现思路：

减少天数：将传入的天数day从当前日期的天数_day中减去。
检查天数是否小于1：如果减少后的天数_day小于1，说明天数不足以满足当前月份，需要向前借位。
调整日期：如果天数小于1，则月份_month减1。如果月份减到0（即一年开始之前），则将年份_year减1，并将月份重置为12。然后，使用GetMonthDay函数获取新的月份的天数，并加到_day上。
重复检查：重复上述步骤，直到_day不小于1为止。
返回当前对象：返回对当前对象的引用，以支持链式操作。

-可以直接复用-=的代码

🍃自增自减操作

可以直接复用+=和-=的代码完成++和--函数

Date& Date::operator++() {  return *this += 1;  
}  Date Date::operator++(int) {  Date temp = *this;  ++(*this);  return temp;  
}  Date Date::operator--(int) {  Date temp = *this;  --(*this);  return temp;  
}  Date& Date::operator--() {  return *this -= 1;  
}

🍃日期差计算

// 日期-日期 返回天数
int Date::operator-(const Date& d)const
{int flag = 1;int count = 0;Date max = *this;//假设this大，d小Date min = d;if (max < min)//假设不对，则更改{max = d;min = *this;flag = -1;}while (min != max)//使用计数器计算{++min;++count;}return flag * count;
}

思路解析：

变量初始化：
- flag：用于标记日期的先后顺序，以便确定最终结果的符号（正或负）。
- count：用于累加两个日期之间的天数差。
- max和min：分别用于存储较大的日期和较小的日期，以便后续计算天数差。
假设与赋值：
- 假设当前对象（*this）表示的日期大于传入的日期d，因此将当前对象赋值给max，将d赋值给min。
- 如果假设不成立（即*this表示的日期小于d），则交换max和min的赋值，并将flag设置为-1，表示最终的天数差应为负数。
计算天数差：
- 使用一个循环，每次循环将min表示的日期加1天，并累加count的值。
- 循环继续，直到min和max表示的日期相等为止。此时，count的值即为两个日期之间的天数差。
返回结果：
- 根据flag的值，返回count或-count作为两个日期之间的天数差。如果flag为1（即初始假设成立），则返回count；如果flag为-1（即初始假设不成立），则返回-count。