3.2 重载+、+=

有时我们需要知道几天之后的日期，比如我想知道100天后的日期，此时就需要用当前的日期加上100，但是一个日期类型和一个整型可以相加嘛？答案是肯定的，可以通过重载+来实现。运算符重载只规定必须有一个类类型参数，并没有说重载双目操作符必须要两个类型一样的参数。

📖获取某月的天数

日期加天数，要实现日期的进位，即：当当前日期是这个月的最后一天时，再加一天月份就要进一，当当前的日期是12月31日时，再加一天年份就要进一，因此可以先实现一个函数，用来获取当前月份的天数，在每加一天后，判断月份是否需要进位。

int GetDay(int year, int month)//获取某一月的天数
{
  static int arr[13] = { 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 29;
  }
  return arr[month];
}

除了2月，每个月的天数都是固定的，因此可以设置一个数组来存放每个月的天数，并且以月份作为下标，对应存储该月的天数，这种方法类似于哈希映射。这里还有两个小细节，第一个：把数组设置成静态，因为这个函数会重复调用多次，把数组设置成静态，它第一次创建之后，一直到程序结束都还在，可以避免函数调用时重复的创建数组。第二点：把month == 2放在前面判断，因为只有当2月的时候才需要判断是否是闰年，如果不是2月就不用判断是不是闰年。

📖重载+

Date Date::operator+(int x)
{
  if(x < 0)//天数为负的时候
  {
    return *this - (-x);//复用-
  }
  /Date tmp = *this;
  //Date tmp(*this);//和上面等价，都是调用拷贝构造函数
  tmp._day = _day + x;
  while (tmp._day > GetDay(tmp._year, tmp._month))
  {
    tmp._day = tmp._day - GetDay(tmp._year, tmp._month);
    tmp._month++;
    if (tmp._month == 13)
    {
      tmp._year++;
      tmp._month = 1;
    }
  }
  return tmp;//
}

注意：要计算a+b的结果，a是不能改变的，因此一个日期加天数，不能改变原本的日期，也就是不能修改this指针指向的内容，所以我们要先利用拷贝构造函数创建一个和*this一模一样的对象，对应上面代码中的tmp，在该对象的基础上去加天数。出了作用域tmp对象会销毁，所以不能传引用返回。

📖重载+=

+=和+很像，区别在于+=是在原来是日期上进行修改，即直接对this指针指向的日期做修改，所以我们对上面的代码稍作修改就可以得到+=。

Date& Date::operator+=(int x)
{
  if (x < 0)//当天数为负
  {
    return *this -= -x;//复用-=
  }
  _day += x;
  while (_day > GetDay(_year, _month))
  {
    _day = _day - GetDay(_year, _month);
    _month++;
    if (_month == 13)
    {
      _year++;
      _month = 1;
    }
  }
  return *this;
}

小Tips：加一个负的天数，就是算多少天以前的日期，所以，当天数为负的时候，可以复用下面的-=。

📖+和+=之间的复用

可以发现，+和+=的实现方法十分相似，那是否可以考虑复用呢？答案是肯定的，他俩其中的一方都可以去复用另一方。

+去复用+=：

Date Date::operator+(int x)
{
  /Date tmp = *this;
  //Date tmp(*this);//和上面等价，都是调用拷贝构造函数
  tmp += x;
  return tmp;//
}

+=去复用+：

Date& Date::operator+=(int x)
{
  *this = *this + x;//这里是调用赋值运算符重载
  return *this;
}

注意：上面的两种复用，只能存在一个，不能同时都去复用，同时存在会出现你调用我，我调用你的死穴。

既然只能存在一个，那到底该让谁去复用呢？答案是：让+去复用+=。因为，+=原本的实现过程中并没有调用拷贝构造去创建新的对象，而+原本的实现过程中，会去调用拷贝构造函数创建新的对象，并且是以值传递的方式返回的，期间又会调用拷贝构造。如果让+=去复用+，原本还无需调用拷贝构造，复用后反而还要调用拷贝构造创建新对象，造成了没必要的浪费。

3.3 重载-、-=

有时我们也需要知道，多少天以前的日期，此时就需要重载-，它的两个操作数分别是日期和天数，其次，我们有时还想知道两个日期之间隔了多少天，这也需要重载-，但此时的两个操作数都是日期。两个-重载构成了函数重载。

📖重载日期-天数

有了上面的经验，我们可以先重载-=，再让-去复用-=即可，日期减天数，就是要实现日期的借位。

Date Date::operator-(int x) 
{
  Date tmp(*this);
  return tmp -= x;//复用-=
}

📖重载-=

Date& operator-=(int x)
{
  if (x < 0)//天数天数小于0
  {
    return *this += -x;//复用+=
  }
  _day -= x;
  while (_day <= 0)
  {
    _month--;
    if (_month == 0)
    {
      _month = 12;
      _year--;
    }
    _day += GetDay(_year, _month);
  }
  return *this;
}

📖重载日期-日期

日期-日期，它的形参是一个日期对象，计算的结果是两个日期之间的天数，所以返回值是int，要像知道两个日期之间相隔的天数，可以设置一个计数器，让小日期一直加到大日期，就可以知道两个日期之间相隔的天数。

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

3.4 重载++、--

++、--操作符，无论前置还是后置，都是一元运算符，为了让前置和后置形成正确的重载，C++规定：后置重载的时候多增加一个int类型的参数，但是当使用后置，调用运算符重载函数时该参数不用传递，编译器自动传递。

📖重载前置++

//前置++,返回++之后的值
Date& Date::operator++()
{
  return *this += 1;//直接复用+=
}

📖重载后置++

//后置++,返回加之前的值
Date Date::operator++(int)//编译器会把有int的视为后置++
{
  Date tmp(*this);
  *this += 1;//复用+=
  return tmp;
}

📖重载前置--

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

📖重载后置--

Date operator--(int)
{
  Date tmp(*this);
  *this -= 1;//复用了-=
  return tmp;
}

对比前置和后置可以发现，后置会调用两次拷贝构造函数，一次在创建tmp的时候，另一次在函数返回的时候。而前置则没有调用拷贝构造，所以前置的效率相比后置会高那么一点。

3.5 重载<<、>>

同理，对于自定义类型，编译器仍然不知道如何打印，所以要想通过<<去直接打印日期类对象，需要我们对<<运算符进行重载。

📖重识cout、cin

我们在使用C++进行输入输出的时候，会用到cin和cout，它们俩本质上都是对象，cin是istream类实例化的对象，cout是ostream类实例化的对象。

内置类型可以直接使用<<、>>，本质上是因为库中进行运算符重载。而<<、>>不用像C语言的printf和scanf那样，int对应%d，float对应%f，是因为运算符重载本质上是函数，对这些不同的内置类型，分别进行了封装，在运算符重载的基础上又实现了函数重载，所以<<、>>支持自动识别类型。

📖<<为什么不能重载成成员函数

要实现对日期类的<<，要对<<进行重载。但是<<和其他的运算符有所不同，上面重载的所有运算符，为了保证类的封装性，都重载成了类的成员函数，但是<<不行，因为我们平时的使用习惯是cout << d1，前面说过，对于一个双目运算符的重载，它的左操作数会传递给运算符重载函数的第一个形参，右操作数会传递给运算符重载函数的第二个形参，也就是说cout会传递给第一个形参，日期类对象d2会传递给第二个形参，如果运算符重载函数是类的成员函数的话，那么它的第一个形参是默认的this指针，该指针是日期类类型的指针，和cout的类型不匹配，当然也有解决办法，那就是输出一个日期类对象的时候，写成d1 << cout，此时就相当于d1.operator(cout)，会把d1的地址传给this指针，形参再用一个ostream类型的对象来接收cout即可，但是这样的使用方式，显然是不合常理的。

📖将<<重载成全局函数

正确的做法是，把<<重载成全局函数，此时函数形参就没有默认的this指针，我们可以根据需要来设置形参的顺序，第一个形参用ostream类对象来接收cout，第二个形参用Date日期类对象来接收d1。

//重载成全局的
ostream& operator<< (ostream& out, const Date& d)
{
  out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
  return out;
}

注意：形参out不能加const修饰，因为我们就是要往out里面写东西，加了const意味着out不能修改。其次为了实现连续的输出，返回值是ostream类型的对象out，因为此时出了作用域out还在，所以可以用引用返回。

因为该运算符重载函数写在全局，默认情况下，在该函数内部是无法访问到日期类的私有成员变量，为了解决这个问题，可以把该运算符重载函数设置成友元函数，或者在类里面写私有成员变量的Get方法（Java常用）。

friend ostream& operator<< (ostream& out, Date& d);

友元函数只需要配合上friend关键字，在日期类里面加上一条声明即可，此时在该函数体就可以使用对象中的私有成员变量。该声明不受类中访问限定符的限制。

📖重载>>

同理，>>也应该重载成全局的。

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

注意：两个形参in和d都不能用const修饰，前者是因为in本质上是一个对象，在进行流插入的时候，会改变对象里面的一些状态值，而后者是因为，我们就是希望通过流插入往d里面写入数据，所以也不能加const修饰。

小Tips：C++中的流插入和流提取可以完美的支持自定义类型的输入输出，而C语言的scanf和printf只能支持内置类型，这就是C++相较于C语言的一个优势。

四、const成员

将const修饰的成员函数称为const成员函数，const修饰类的成员函数，实际上修饰的是该成员函数隐含的*this，表明该成员函数中不能修改调用该函数的对象中的任何成员。这样一来，不仅普通对象可以调用该成员函数（权限的缩小），const对象也能调用该成员函数（权限的平移）。经过const修饰的成员函数，它的形参this的类型就是：const T* const this。

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

对于所有的关系运算符重载函数，都应该加const修饰，因为它们不会改变对象本身。

📖总结：

并不是所有的成员函数都要加const修饰，要修改对象成员变量的函数，是不能加const修饰的，例如：重载的+=、-=等，而成员函数中如果没有修改对象的成员变量，可以考虑加上const修饰，这样不仅普通对象可以调用该成员函数（权限的缩小），const对象也能调用该成员函数（权限的平移）。

五、取地址及const取地址操作符重载

Date* operator&()
{
  cout << "Date* operator&()" << endl;
  return this;
}
const Date* operator&() const
{
  cout << "const Date* operator&() const" << endl;
  return this;
}
int main()
{
  Date d1(2023, 7, 22);
  const Date d2(2023, 7, 22);
  cout << &d1 << endl;
  cout << "--------" << endl;
  cout << &d2 << endl;
  return 0;
}

这俩取地址运算符重载函数，又构成函数重载，因为它们的默认形参this指针的类型不同，一个用const修饰了，另一个没有。const对象会去调用const修饰的取地址运算符重载函数。

小Tips：这两个&重载，属于类的默认成员函数，我们不写编译器会自动生成，所以这两个运算符重载一般不需要重载，使用编译器生成的默认取地址的重载即可，只有特殊情况，才需要重载，比如想让别人获取到指定的内容。

🎁结语：

 今天的分享到这里就结束啦！如果觉得文章还不错的话，可以三连支持一下，您的支持就是春人前进的动力！