C++日期類實現(xiàn)的完整操作

更新時間：2024年06月26日 08:48:35 作者：很楠不愛

C++標準庫沒有提供所謂的日期類型,C++繼承了C語言用于日期和時間操作的結(jié)構(gòu)和函數(shù),這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++日期類實現(xiàn)的完整操作,文中通過代碼介紹的非常詳細,需要的朋友可以參考下

一.基本框架

根據(jù)我們過去實現(xiàn)項目的方法，我們需要將聲明與定義分離，同時還要實現(xiàn)測試代碼與源代碼分離，所以我們需要三個文件：

隨后進行類的創(chuàng)建，基本成員函數(shù)的實現(xiàn)，以及測試代碼的創(chuàng)建等框架。

隨后進行框架的測試：

二.日期的比較

兩個日期之間的比較方式有很多種:>、<、<=、>=、==、!=

這些就需要我們的賦值運算符構(gòu)造函數(shù)出馬了。

上篇文章我們已經(jīng)知道的“>”的寫法：

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)
			return _day > d._day;
		else
	    	return false;
	}
	else
		return false;
}

但是就這一個的寫法，就已經(jīng)是很多，很麻煩的一段代碼了，難道像這樣的代碼我們一共要寫6個嗎？？？當然不需要，我們要知道，這些符號之間都有兩兩互補的關(guān)系。

比如說，我們現(xiàn)在寫出了“>”，那么“<=”不就是“>”取反嗎：

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

我們建議把“==”給寫出來，因為它比較容易寫：

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

如此一來，“!=”的寫法就會是：

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

現(xiàn)在我們同時擁有了“>”和“==”，那么將兩者結(jié)合自然就得到了“>=”：

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

這樣是不是非常的簡潔？？？其余符號的代碼就不一一列舉啦，詳情請看最后的完整代碼展示。

三.日期的加減運算

日期的加減是一個相對比較困難的運算，它不像數(shù)字的加減那樣簡單，因為不僅存在大小月的天數(shù)不一，而且每四年還會出現(xiàn)閏年的特殊情況，這樣就會導(dǎo)致進位非常的麻煩。下面我們就來詳細分享一下，如此復(fù)雜的日期運算，到底該怎么實現(xiàn)。

1.得到月的天數(shù)

首先很重要的一點就是我們要能夠知道每個月都分別有多少天，同時還有2月這個特殊的月份，我們通過一個函數(shù)來實現(xiàn)：

int GetMonthdays(int year, int month)
{
	assert(month > 0 && month < 13);
	int Monthdays[12] = { 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;
	}
	return Monthdays[month - 1];
}

首先要做的就是assert斷言，防止月份輸入錯誤，其次因為閏年是斯四年一次，所以我們默認情況下都是平年，通過數(shù)組來記錄，能夠方便獲取。最后就是進行閏年二月的判斷，如果2月，我們就去判斷一下是否是閏年。

2.日期的加運算

我們之間搬出代碼來講：

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

依舊是使用賦值運算符構(gòu)造函數(shù)，我們直接讓_day加上我們要加的天數(shù)，隨后進行判斷，如果相加之后的天數(shù)大于當月的天數(shù)，就讓_day減去該月的天數(shù)，剩下的自然就是下個月的天數(shù)，同時月份+1，如果月份+1后是13，那就需要向年進一，同時月份回到1。

之所以使用循環(huán)，是因為如果我要加100天，那向月的進位就不止1了，所以要循環(huán)往復(fù)的判斷。

下面我們進行測試：

#include"Date.h"
int main()
{
	Date d1(2024, 2, 1);
	Date d2 = d1 + 30;
	d2.Print();
	return 0;
}

結(jié)果如下：

1+30 = 31，而2024年恰巧就是閏年，所以2月有29天，31 - 29 = 2，所以結(jié)果為2024/3/2。

但是這樣的寫法看似完美，但實際上存在一個很大的錯誤，來看代碼：

#include"Date.h"
int main()
{
	Date d1(2024, 2, 1);
	Date d2 = d1 + 30;
	d2.Print();
	d1.Print();
	return 0;
}

我們是讓d2對象去接收d1對象的日期加上20天后的日期，但實際上：

d1對象的日期也發(fā)生了改變。

這個錯誤其實也是可以理解的，因為我們在函數(shù)中直接默認進行操作的就是d1的成員變量。而這樣的運算，實際上是“+=”運算。

所以想要保證d1的成員變量不變，就必須創(chuàng)建一個臨時變量來代替：

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

創(chuàng)建臨時變量，就用到了我們的拷貝構(gòu)造函數(shù)，使用tmp臨時變量代替d1對象進行操作。

值得注意的一點是，由于tmp是臨時的變量，當這個函數(shù)結(jié)束時就不存在了，所以其作為返回值時，返回類型不能是引用。

再進行測試，結(jié)果如下：

3.日期的減運算

理解了加運算之后，減運算的寫法相信小伙伴們都能夠自己悟出來了。

唯一值得注意的是，日期沒有0天：

//日期減等運算
Date& Date::operator-=(int day)
{
	_day -= day;
	while (_day <= 0)
	{
		_month--;
		if (_month == 0)
		{
			_year--;
			_month = 12;
		}
		_day += GetMonthdays(_year, _month);
	}
	return *this;
}

這里我們先來實現(xiàn)一下“-=”運算，注意while循環(huán)的判斷條件，因為_day不可能等于0。

如果當月剩余的天數(shù)不夠用，就需要去借用上個月的天數(shù)繼續(xù)減。結(jié)果如下：

那么問題來了，博主為什么要先實現(xiàn)“-=”呢 ？？？

下面我們就來看看“-”運算的實現(xiàn)：

//日期減運算
Date Date::operator-(int day)
{
	Date tmp(*this);
	tmp -= day;
	return tmp;
}

怎么樣，有沒有很震驚，為了不改變d1對象，我們確實創(chuàng)建了臨時變量tmp，但是我們大可不必去再寫像上邊那樣的一大長串代碼，因為我們已經(jīng)有“-=”運算了，所以我們直接讓tmp去進行“-=”運算，就可以得到結(jié)果：

而我們前邊實現(xiàn)過的加運算同樣可以借用“+=”運算來寫：

//日期加運算
Date Date::operator+(int day)
{
	Date tmp(*this);
	tmp += day;
	return tmp;
}

4.日期的++--運算

我們知道，“++”和“--”運算都有前置和后置兩種方式，那么我們該怎么用構(gòu)造函數(shù)去分別實現(xiàn)呢？

不管是前置還是后置，它們都會有++，那么我們使用賦值運算符重載函數(shù)，函數(shù)名該怎么寫？難道也是一前一后？？？

并不是，實際上是使用函數(shù)重載來區(qū)分它們：

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

對于后置++，給它一個int參數(shù)，但是該參數(shù)并不會使用，只是用作編譯器的區(qū)分。

那么兩個函數(shù)又該怎么實現(xiàn)呢？？？

要注意的是，前置++是先加1，再給值，而后置++是先給值，再++，所以后者就需要一個臨時變量，我們同樣借用一下“+=”函數(shù)：

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

再來進行測試：

如此便可以實現(xiàn)“++”的運算符重載。“--”與之類似，博主這里就不做展開講解。

5.日期減日期

上邊我們講的日期減運算，是用日期去減去明確的天數(shù)得到一個新的日期。

那么現(xiàn)在如果想用一個日期減去另一個日期，計算兩個日期之間有多少天，又該怎么搞呢？？？

這個事情看似復(fù)雜，實則代碼寫起來也挺簡單，現(xiàn)在給大家一個思想：

先去比較兩個日期誰大，然后我讓小的一直去++，并計數(shù)，直到跟大的相等，計數(shù)的結(jié)果不就是兩者的相差天數(shù)嗎？？？

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

先默認前一個值為較大值，后一個為較小值，然后去比較，如果前一個實際上是較小值，則進行互換，同時創(chuàng)建一個flag，如果是大-小，結(jié)果即為整數(shù)，反之則賦值為-1，結(jié)果為負數(shù)，測試如下：

6.日期的輸入輸出

我們前邊講述的日期，都是我們在創(chuàng)建對象時就給定的數(shù)據(jù)，輸出時也是用的Print函數(shù)。而且我們知道，cin和cout是無法直接輸入輸出自定義類型的數(shù)據(jù)的。

那現(xiàn)在我們就想先創(chuàng)建一個對象，然后通過cin和cout來輸入輸出數(shù)據(jù)，該如何實現(xiàn)呢？？？

首先我們要知道，cin是istream類型的對象，而cout是ostream類型的對象，那么我們就可以通過賦值運算符重載函數(shù)來重載“>>”和“<<”兩個符號來實現(xiàn)：

//日期輸出
void Date::operator<<(ostream& out)
{
	out << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}

但是這樣的寫法存在問題：

賦值運算符重載函數(shù)定義在類中作為成員函數(shù)時，其第一個參數(shù)就會是默認的隱藏的this參數(shù)，也就是d1，而cout則是第二個參數(shù)，這就導(dǎo)致我們調(diào)用函數(shù)時兩個實參的順序存在問題，如果將其改為d1<<cout，就能通過編譯：

但是這顯然不符合我們C++的使用規(guī)范，所以想要恢復(fù)順序，就需要將此函數(shù)定義在類外，交換兩個形參的位置：

但是這個時候又出現(xiàn)了問題，因為該函數(shù)在類外，而類的成員變量是私有的，我們不能使用：

又該如何解決這個問題呢？

這就需要用到關(guān)鍵字：friend，通過friend，將類外函數(shù)在類內(nèi)進行友元聲明，就可以啦：

但是此時還有一個問題，在C++中cout是支持同時輸出多個變量的，但是我們定義的函數(shù)卻不行：

這是因為按照從左到右的順序，執(zhí)行完cout<<d1之后，它們需要返回一個ostream類型的返回值來繼續(xù)和d2一起作為參數(shù)去繼續(xù)調(diào)用函數(shù)，所以需要將該函數(shù)的返回值類型替換為ostream并返回out：

//日期輸出
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
	return out;
}

測試如下：

那么知道輸出之后，輸入的寫法就與之類似了：

//日期輸入
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}

首先就是返回值類型和參數(shù)類型為istream&，其次要注意參數(shù)d不能用const修飾，因為就是要給它輸入值。

測試如下：

7.存在的問題

到這里呢，日期類的所有基本功能已經(jīng)全部實現(xiàn)了，但是任然存在一個問題：

我們不小心將2月的天數(shù)傳了個40，這怎么能允許呢，2月最多也就29天，40天怎么可能呢？但是發(fā)現(xiàn)d2還是按部就班的進行了“+”運算，這就會出現(xiàn)很大的問題。所以我們需要進行傳入檢查。

因為在構(gòu)造函數(shù)和輸入函數(shù)中都需要進行檢查，所以我們需要一個創(chuàng)建一個函數(shù)：

//檢查日期合法性
bool Date::CheckInvalid()
{
	if (_year <= 0 || _month < 1 || _month > 12
		|| _day < 1 || _day > GetMonthdays(_year, _month))
		return false;
	else
		return true;
}

分別判斷年，月，日是否都合法。

//初始化
Date::Date(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
	if (!CheckInvalid())
	{
		cout << *this << "該日期非法" << endl;
	    exit(-1);
	}
}

構(gòu)造函數(shù)中使用，若非法直接結(jié)束程序：

//日期輸入
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	while(1)
	{
		in >> d._year >> d._month >> d._day;
		if (!d.CheckInvalid())
			cout << "輸入的日期非法，請重新輸入：" << endl;
		else
			break;
	}
	return in;
}

輸入函數(shù)中使用，若非法則重新輸入：