【C++】日期类的实现

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⭐一、前言

在实现日期类之前，我们首先要知道实现哪些内容才会去编写代码。因此我们一般会采用声明和定义分离的方式来实现。将声明统一放入Date.h的文件中，成员函数的定义统一放入Date.cpp的文件中。

🎄二、检查日期是否合法

我们需要检查月份不能小于1或者大于12，天数要根据年和月进行判断。

//检查日期是否有误
//由于声明和定义分开，因此需要指定一下命名空间
bool Date::CheckDate()
{if (_month < 1 || _month>12|| _day<1 || _day>GetMonthDay(_year, _month)){return false;}else{return true;}
}

🎈三、获取某一年某一月份的天数

为了方便获取某年某月的的天数，我们会设定一个数组其大小为13以便数组下标能和月份相对应，而由于日期加减天数的运算符重载函数调用次数频繁且代码量少，因此我们可以定义到类的内部。
注：定义到类内部的成员默认都加了内联inline，而分离声明和定义是无法内联的。
在写代码之前，我们还需判断一下二月是否为闰年，从而影响天数的改变。

int GetMonthDay(int year, int month)
{assert(month > 0 && month <= 13);static int MonthDayArray[13] = { -1,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };if (month == 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0){return 29;}else{return MonthDayArray[month];}
}

🏝️四、算数运算符重载

1.日期 += 天数

当我们将日期加完天数时，我们需要考虑月份和年份是否需要进位。因此我们需要实现一个循环，再循环内部不断进行进月或者进年，让天数不断减去本月的天数，直到小于当前月份天数时，循环结束。

Date& Date::operator+=(int day)
{_day += day;while (_day > GetMonthDay(_year, _month)){_day -= GetMonthDay(_year, _month);++_month;if (_month == 13){++_year;_month = 1;}}return *this;
}

2.日期 + 天数

由于日期+天数的规则是不能改变当前日期的值，因此在成员函数中定义了一个tmp进行拷贝，最后传值返回。这是因为tmp作为临时变量，出了作用域就会进行销毁。

//用const进行修饰防止左操作数被修改
Date Date::operator-(int day) const
{//拷贝构造函数Date tmp = *this;tmp -= day;return tmp;
}

由于+=天数的代码和+天数的代码类似，因此这里就使用了复用操作，提升代码的效率。

3.日期 -= 天数

该功能和上述日期+=天数的功能实现逻辑类似。不过需要不断向月和年去借天数。

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

4.日期 - 天数

这里仍然使用复用的操作。

Date Date::operator-(int day)
{Date tmp = *this;tmp -= day;return tmp;
}

5.日期 - 日期

由于我们不知道哪个对象的日期比较大，因此我们可以利用一个假设的思想，如果判断错误就纠正一下即可。

定义一个计数器，让较小的日期自增，直到和较大的日期相等时停止，他们之间的天数就是日期相差的天数，而天数有可能为正也可能为负，因此我们定义一个flag，默认左值为较大值，右值为较小值，若情况相反就将两者进行调换，并将flag置为-1。

//d1 - d2
int Date::operator-(const Date& d)
{Date max = *this;Date min = d;int flag = 1;if (*this < d){max = d;min = *this;flag = -1;}int n = 0;while (min != max){++min;++n;}return n * flag;
}

🏠五、递增递减运算符重载

1.前置++和后置++

我们都知道前置和后置是有区别的，一个是先使用后++；而另一个则是先++后使用。但在写运算符重载时，我们并不能将两者很好的分开。因此C++规定：后置++的运算符重载需要加上一个int类型的参数，且不必写形参名。因此我们就可以很好的用代码进行实现。

//d1++
Date Date::operator++(int)
{Date tmp = *this;*this += 1;return tmp;
}//++d1
Date& Date::operator++()
{*this += 1;return *this;
}

2.前置–和后置–

逻辑思路和上述类似，这里就不过多进行赘述了，直接上代码。

//d1--
Date Date::operator--(int)
{Date tmp = *this;*this -= 1;return tmp;
}//--d1
Date& Date::operator--()
{*this -= 1;return *this;
}

🚆六、日期类的大小比较

==、>、>=、<、<=、!= 运算符重载

比较运算符的重载比较简单，我们只需实现一半的运算符重载即可，剩下的运算符利用取反逻辑操作符就可以轻松实现。

bool Date::operator==(const Date& d)
{return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;
}
bool Date::operator>(const Date& d)
{return !(*this <= d);
}bool Date::operator>=(const Date& d)
{return !(*this < d);
}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;}}else{return false;}
}bool Date::operator<=(const Date& d)
{return *this < d || *this == d;
}bool Date::operator!=(const Date& d)
{return !(*this == d);
}

💎七、流插入和流提取重载

流插入和流提取不适用于在类内部进行实现，因为我们无法改变调用类内部定义的成员函数时，第一个传过去的永远是this指针。因此我们需要将流插入和流提取的函数重载在类的外部。

ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日";return out;
}istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{while (1){cout << "请依次输入年月日:>";in >> d._year >> d._month >> d._day;if (!d.CheckDate()){cout << "输入日期非法：";d.Print();cout << "请重新输入！！！" << endl;}else{break;}}return in;
}

这里的返回一个对象引用类型是为了贴合内置类型使用规则。

⏱️八、友元函数

友元函数，是指某些虽然不是类成员却能够访问类的所有成员的函数。 因此我们就可以在类外直接访问私有成员了。 这种访问权限的赋予是通过在类定义中使用friend这个关键字来进行实现的，只需要在类的内部添加上类外定义的函数的声明，并在声明前加上关键字friend即可。

class Date
{//友元函数声明friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:// ...private:// ....
};

🚀九、总结

1.Date.h

#pragma once#include<iostream>
#include<assert.h>using namespace std;class Date
{//友元函数声明friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);public:bool CheckDate();Date(int year = 1000, int month = 1, int day = 1);void Print();//定义在类里面的函数默认是inlineint GetMonthDay(int year, int month){assert(month > 0 && month <= 13);static int MonthDayArray[13] = { -1,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };if (month == 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0){return 29;}else{return MonthDayArray[month];}}bool operator<(const Date& d) const;bool operator<=(const Date& d);bool operator>(const Date& d);bool operator>=(const Date& d);bool operator==(const Date& d);bool operator!=(const Date& d);Date operator+(int day);Date& operator+=(int day);Date operator-(int day) ;Date& operator-=(int day);//d1++Date operator++(int);//++d1Date& operator++();//d1--Date operator--(int);//--d1Date& operator--();//d1 - d2int operator-(const Date& d);
private:int _year;int _month;int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d);

2.Date.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include"Date.h"//检查日期是否有误
bool Date::CheckDate()
{if (_month < 1 || _month>12|| _day<1 || _day>GetMonthDay(_year, _month)){return false;}else{return true;}
}Date::Date(int year, int month, int day)
{_year = year;_month = month;_day = day;
}void Date::Print()
{cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}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;}}else{return false;}
}bool Date::operator<=(const Date& d)
{return *this < d || *this == d;
}bool Date::operator>(const Date& d)
{return !(*this <= d);
}bool Date::operator>=(const Date& d)
{return !(*this < d);
}bool Date::operator==(const Date& d)
{return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;
}bool Date::operator!=(const Date& d)
{return !(*this == d);
}Date Date::operator+(int day)
{Date tmp = *this;tmp += day;return tmp;
}Date& Date::operator+=(int day)
{_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)
{Date tmp = *this;tmp -= day;return tmp;
}Date& Date::operator-=(int day)
{_day -= day;while (_day <= 0){--_month;if (_month == 0){_month = 12;--_year;}else{_day += GetMonthDay(_year, _month);}}return *this;
}//d1++
Date Date::operator++(int)
{Date tmp = *this;*this += 1;return tmp;
}//++d1
Date& Date::operator++()
{*this += 1;return *this;
}//d1--
Date Date::operator--(int)
{Date tmp = *this;*this -= 1;return tmp;
}//--d1
Date& Date::operator--()
{*this -= 1;return *this;
}//d1 - d2
int Date::operator-(const Date& d)
{Date max = *this;Date min = d;int flag = 1;if (*this < d){max = d;min = *this;flag = -1;}int n = 0;while (min != max){++min;++n;}return n * flag;
}ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日";return out;
}istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{while (1){cout << "请依次输入年月日:>";in >> d._year >> d._month >> d._day;if (!d.CheckDate()){cout << "输入日期非法：";d.Print();cout << "请重新输入！！！" << endl;}else{break;}}return in;
}

3.Test.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "Date.h"//测试+ - +=
void Test1()
{Date d1(2024, 7, 14);Date d2 = d1 + 300;d1.Print();d2.Print();Date d3(2024, 7, 14);Date d4 = d3 - 2000;d3.Print();d4.Print();Date d5(2024, 7, 14);d5 += 3000;d5.Print();
}// 测试 d1++，++d1，d1--,--d1
void Test2()
{Date d1(2024, 7, 14);Date d2 = ++d1;d1.Print();d2.Print();Date d3 = d1++;d1.Print();d3.Print();Date d4 = --d1;d1.Print();d4.Print();Date d5 = d1--;d1.Print();d5.Print();
}//测试两个日期相减 d1-d2
void Test3()
{Date d1(2024, 7, 14);Date d2(2024, 7, 5);int n = d1 - d2;cout << n << endl;n = d2 - d1;
}int main()
{//Test1();//Test2();Test3();return 0;
}