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C++类和对象中:运算符重载+const成员函数+日期类的完善（下）

2023-11-25 69
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简介： C++类和对象中:运算符重载+const成员函数+日期类的完善

4.这两种方案哪一个更好呢?

对于+复用+=来说

+=:拷贝了0次

+:拷贝了2次:分别是:

对于+=复用+来说

+拷贝了2次:分别是:

+=拷贝了3次:分别是:

因此使用+复用+=更好

同理,使用-复用-=更好

5.一个"坑点"

在+=复用+的版本中

但是当我们写好了这个复用函数后会发现编译器报错

这是为什么呢?

是因为我们所写的赋值运算符重载函数

Date& operator=(Date& d);

这个参数列表中没有加上const修饰

而*this=*this+day;

这个表达式的右值返回的是一个临时变量,而临时变量具有常性

也就可以认为这个临时变量具有const修饰

然后继续调用赋值运算符重载函数,可是赋值运算符重载函数的参数并没有const修饰,因此出现了权限的放大问题,进而报错

同理,如果我们这样调用拷贝构造函数也是如此

Date d((*this) + day);

当我们加上const之后就没事了

五.++运算符重载

1.前置++的运算符重载

我们可以直接复用+=运算符

//前置++:拷贝0次
Date& operator++()
{
  *this += 1;
  return *this;
}

这里注意:

因为+=已经考虑了不同月份的具体天数不同,因此我们这里就不需要去管不同月份天数的影响了

2.后置++

C++创始人规定

前置++这样去定义:

Date& operator++()

后置++这样去定义:

Date operator++(int)

这里就印证了我们之前在学习缺省参数的时候学习到的一点:

编译器允许函数的参数列表中的参数只写类型,不写名称

这个参数设计的目的就是为了区分前置++和后置++

那么为什么要设计为int呢?

没有为什么,C++创始人就是这么规定的

六.日期跟天数相减的运算符重载

1.怎么相减呢?

注意这里的红字

就是先

_day-=day;

然后向月份借天数,注意:向前一个月份借天数

直到_day>0为止

注意:

如果有人就是想要-=一个负数

那就相当于+=这个负数的相反数

因此我们在这里加了一个if先去判断

Date& operator-=(int day)
{
  //减一个负数==加上这个负数的相反数
  if (day < 0)
  {
    return (*this) += (-day);
  }
  _day -= day;
  while (_day <= 0)
  {
  //因为接下来要向前一个月份借天数,所以先让月份--
    _month--;
    if (_month == 0)
    {
      _month = 12;
      _year--;
    }
    _day += GetMonthDay(_year, _month);
  }
  return *this;
}

同理:对于+=,我们也可以去改进一下

Date& operator+=(int day)
{
  //加一个负数==减去这个负数的相反数
  if (day < 0)
  {
    return (*this) -= (-day);
  }
  _day += day;
  while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
  {
    _day -= GetMonthDay(_year, _month);
    _month++;
    if (_month == 13)
    {
      _month = 1;
      _year++;
    }
  }
  return *this;
}

2.-复用-=

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

七.日期-日期计算天数

还有最后一个需求

我们想要去计算两个日期之间相差多少天

因为每个月的天数都不相同,而且还有闰年的干扰

所以只能这么去计算相差多少天

int operator-(Date& d)
{
  Date max = *this;
  Date min = d;
  int flag = 1;//假设:*this大于d,左大于右     左-右
  //假设错误
  if (min > max)
  {
    max = d;
    min = *this;
    flag = -1;//右大于左
  }
  int day = 0;
  while (min < max)
  {
    //++min;//++min是代码实现是调用+=的,那我直接调用+=不好吗,更快
    min += 1;
    day++;
  }
  return flag * day;
}

我们在网上找一下日期转换工具测试一下

八.流插入和流提取运算符重载

1.流插入运算符重载的引出

我们之前提到过C++创始人对于C语言中的左移运算符<<和右移运算符>>

又分别添加了一种语法

规定<<不仅可以表示左移运算符,也可以表示流插入运算符

/>>不仅可以表示右移运算符,也可以表示流提取运算符

对于内置类型:

我们可以这样去打印:

说明流插入是可以自动识别类型的

那么我们可不可以这样做呢?

当然是做不了的

为什么呢?

因为当我们没有重载流插入运算符时,编译器是无法得知我们想要怎样打印这个自定义类型的

因此流插入运算符是无法识别自定义类型的

那么为什么流插入运算符能够自动识别内置类型呢?

其实是因为C++库中已经实现好了这些自定义类型的流插入运算符重载函数

而cout和cin的类型分别是:

cout的类型是:ostream

cin的类型是:istream

我们可以这么理解:

平常我们使用cout来打印数据时

例如:

cout<<100;

本质是调用了<<的一个重载版本:

我们可以理解为:cout是这样打印的

在这个运算符重载的类当中

cout被隐含的this指针传过去,而另一个参数就是我们要打印的这个100

这个<<的重载函数是这样的:
ostream& operator<<(int val);
cout.operator<<(100);

2.流插入运算符重载的类内版本

于是我们就可以写出<<的重载版本

void Date::operator<<(ostream& out)
{
  out << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
}

这里我们用out作为参数,跟cout的名字区分一下

其实当我们调用cout<

我们会把cout传入并用out来接收,而且这个out的类型是一个引用,也就是说这个out就是cout的一个别名

然后我们去打印,但是发现了一个"奇怪"的现象

3.类内版本的局限性

使用cout<

但是更奇怪的现象是:

使用d1<

这是为什么呢?

我们可以这样理解:

4.友元

实现一下:

void operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
  out << d._year << " " << d._month << " " << d._day << endl;
}

此时就可以正常运行了

因此我们只需要这样做

就可以正常运行了

5.想要连续进行流插入怎么办呢?

下面的问题是<<流插入运算符是支持连续进行的啊

那么我们可不可以也这样呢?

报错

为什么呢?

因为我们刚才实现的是

上面的分析过程就有点类似于物理中的整体+隔离法进行受力分析了

下面我们来实现一下:

ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
  out << d._year << " " << d._month << " " << d._day << endl;
  return out;
}

6.流提取>>运算符重载

类似于流插入<<,流提取也可以按照同样的思路去重载

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

7.C++为什么要设计流插入和流提取呢?

九.const成员函数

1.为什么要有const成员函数

有些情况下,我们需要定义出const修饰的类型的对象

而这时,因为我们的成员函数中的this指针默认是没有const去修饰的

那么这种情况下就会出现这种错误

怎么办呢?

我们无法显式定义this指针,那么就无法直接在this指针的类型前面加上const修饰

于是C++创始人规定:

我们可以这样去给一个成员函数的this指针加上const修饰

void Print() const
{
  cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
}

就是在函数的()后面加上const

2.成员函数没有加const的意想不到的错误

下面就是一个典型的错误示范:

而当我们给>运算符函数加上const修饰之后

正常运行

3.const成员函数定义的原则

4.几个小问题

下面我们来验证一下:

第4条

第3条:

十.取地址运算符重载

这是最后两个类的默认成员函数

既然是类的默认成员函数,那么就说明:如果我们没有定义取地址运算符重载函数,那么编译器会生成默认的取地址运算符重载函数

它们的具体实现如下:

Date* operator&()
{
  return this;
}
const Date* operator&() const
{
  return this;
}

这两个运算符一般不需要重载,使用编译器生成的即可,只有特殊情况,才需要重载,比如不想让别人得到正确的地址

Date* operator&()
{
  return nullptr;
  //或者直接返回一个错误地址
  return (Date*)0x11223344;
}

十一.具体的解决方案(日期类的完善)

我们将Date类的声明跟定义分离

结果发现:

1.缺省参数的一个常见错误

为什么会报错呢?

这个原因我们在学习缺省参数的时候提到过,

也就是:缺省参数的缺省值不能同时在声明和定义中都有

规定要在声明中给出,定义中不要给缺省值

这样就可以了

2.Date.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
#include <assert.h>
class Date
{
public:
  void Print() const;
  Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);
  Date(const Date& d1);
  Date& operator=(const Date& d);
  bool operator==(const Date& d) const;
  bool operator!=(const Date& d) const;
  bool operator>(const Date& d) const;
  bool operator<=(const Date& d) const;
  bool operator>=(const Date& d) const;
  bool operator<(const Date& d) const;
  //返回year年month月有多少天
  int GetMonthDay(int year, int month);
  //上面这个+复用+=更好
  //拷贝0次
  Date& operator+=(int day);
  //+复用+=
  //拷贝2次
  Date operator+(int day) const;
  //前置++:拷贝0次
  Date& operator++();
  //后置++,为什么是int呢?,C++创始人定的语法,没有为什么
  //拷贝2次
  Date operator++(int);
  //前置++拷贝0次,后置++拷贝2次,因此前置++更好
  Date& operator-=(int day);
  Date operator-(int day) const;
  int operator-(const Date& d) const;
  friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
  friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
  Date* operator&()
  {
    return this;
  }
  const Date* operator&() const
  {
    return this;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};

3.Date.cpp

#include "Date.h"
void Date::Print() const
{
  cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
}
Date::Date(int year, int month, int day)
{
  //对传入的年份进行检查
  if ((year < 0) || (month < 1 || month>12) || (day<1 || day>GetMonthDay(year, month)))
  {
    //assert(false);//粗暴一点的方法
    Print();//本质是:this->Print();
    cout << "输入的日期为非法日期" << endl;
    exit(-1);
  }
  _year = year;
  _month = month;
  _day = day;
}
Date::Date(const Date& d1)
{
  //对传入的年份进行检查
  if ((d1._year < 0) || (d1._month < 1 || d1._month>12) || (d1._day<1 || d1._day>GetMonthDay(d1._year, d1._month)))
  {
    //assert(false);//粗暴一点的方法
    Print();//本质是:this->Print();
    cout << "拷贝对象的日期为非法日期" << endl;
    cout << "无法进行拷贝" << endl;
    exit(-1);
  }
  _year = d1._year;
  _month = d1._month;
  _day = d1._day;
}
Date& Date::operator=(const Date& d)
{
  //对传入的日期进行检查
  if ((d._year < 0) || (d._month < 1 || d._month>12) || (d._day<1 || d._day>GetMonthDay(d._year, d._month)))
  {
    //assert(false);//粗暴一点的方法
    cout << "拷贝对象的日期为非法日期: ";
    cout << "无法进行拷贝" << endl;
    exit(-1);
  }
  _year = d._year;
  _month = d._month;
  _day = d._day;
  return *this;
}
bool Date::operator==(const Date& d) const
{
  return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
}
bool Date::operator!=(const Date& d) const
{
  return ((*this) == d);
}
bool Date::operator>(const Date& d) const
{
  if (_year > d._year)
  {
    return true;
  }
  if (_year == d._year && _month > d._month)
  {
    return true;
  }
  if (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day)
  {
    return true;
  }
  return false;
}
bool Date::operator<=(const Date& d) const
{
  return !((*this) > d);
}
bool Date::operator>=(const Date& d) const
{
  return (*this) > d || (*this) == d;
}
bool Date::operator<(const Date& d) const
{
  return !((*this) >= d);
}
//返回year年month月有多少天
int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{
  int MonthArray[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
  //闰年的特殊情况
  if ((month == 2) && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
  {
    MonthArray[month]++;
  }
  return MonthArray[month];
}
//上面这个+复用+=更好
//拷贝0次
Date& Date::operator+=(int day)
{
  //加一个负数==减去这个负数的相反数
  if (day < 0)
  {
    return (*this) -= -day;
  }
  _day += day;
  while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
  {
    _day -= GetMonthDay(_year, _month);
    _month++;
    if (_month == 13)
    {
      _month = 1;
      _year++;
    }
  }
  return *this;
}
//+复用+=
//拷贝2次
Date Date::operator+(int day) const
{
  Date d1(*this);
  d1 += day;
  return d1;
}
//前置++:拷贝0次
Date& Date::operator++()
{
  *this += 1;
  return *this;
}
//后置++,为什么是int呢?,C++创始人定的语法,没有为什么
//拷贝2次
Date Date::operator++(int)
{
  Date d(*this);
  //+=已经考虑了不同月份日期不同
  *this += 1;
  return d;
}
//前置++拷贝0次,后置++拷贝2次,因此前置++更好
Date& Date::operator-=(int day)
{
  //减一个负数==加上这个负数的相反数
  if (day < 0)
  {
    return (*this) += -day;
  }
  _day -= day;
  while (_day <= 0)
  {
    _month--;
    if (_month == 0)
    {
      _month = 12;
      _year--;
    }
    _day += GetMonthDay(_year, _month);
  }
  return *this;
}
Date Date::operator-(int day) const
{
  Date d(*this);
  d -= day;
  return d;
}
int Date::operator-(const Date& d) const
{
  Date max = *this;
  Date min = d;
  int flag = 1;//假设:*this大于d,左大于右     左-右
  //假设错误
  if (min > max)
  {
    max = d;
    min = *this;
    flag = -1;//右大于左
  }
  int day = 0;
  while (min < max)
  {
    //++min;//++min是代码实现是调用+=的,那我直接调用+=不好吗,更快
    min += 1;
    day++;
  }
  return flag * day;
}
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
  out << d._year << " " << d._month << " " << d._day << endl;
  return out;
}
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
  in >> d._year >> d._month >> d._day;
  return in;
}

以上就是

C++类和对象中:运算符重载+const成员函数+日期类的完善

的全部内容,

希望能对大家有所帮助!

文章标签：
C++
编译器
C语言
关键词：
C++ const
C++类
C++对象
C++类运算符重载
C++类对象运算符重载
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