【C++】踏上C++学习之旅（九）：深入“类和对象“世界，掌握编程的黄金法则（四）（包含四大默认成员函数的练习以及const对象）

埋头编程~2024-11-21 8:57

文章目录

  • 前言
  • [1. 实现Date类的构造函数](#1. 实现Date类的构造函数)
  • [2. 实现Date类的拷贝构造函数](#2. 实现Date类的拷贝构造函数)
  • [3. 实现Date类的赋值运算符重载](#3. 实现Date类的赋值运算符重载)
  • [4. 实现各Date对象之间的比较接口](#4. 实现各Date对象之间的比较接口)
  • [5. 实现Date对象的加减接口](#5. 实现Date对象的加减接口)
  • [6. const成员](#6. const成员)
  • [7. 取地址及const取地址操作符重载](#7. 取地址及const取地址操作符重载)

前言

在我们前面学习到了"类和对象"的四大默认成员函数(构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载)，这四大默认成员函数也是我们在以后使用"类和对象"这块知识时经常遇到的。本章将会围绕着如何实现一个Date类，来让大家尽快学会编写和更加深刻理解关于"类"封装的思想在实际当中的应用！

本文会分板块逐一讲解，在文章的末尾放有本次实现Date类的全部源码。

1. 实现Date类的构造函数

所谓的 "Date" 翻译过来就是 "日期" 的意思，那它的成员变量一定是年月日。那我们就可以这么实现Date类的构造函数。

cpp 复制代码 
class Date
{
public:
	//全缺省的默认构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year; //年
	int _month; //月
	int _day; //日
};

这里我们写成全缺省的默认构造函数是十分有讲究的，一方面当我们先使用这个缺省值时，我们就直接有类实例化出对象就行，不需要显式的传递参数；另一方面，当我们想用自己的传递的参数，就直接显式传递函数即可。一举两得。

2. 实现Date类的拷贝构造函数

cpp 复制代码 
class Date
{
public:
	//全缺省的默认构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//拷贝构造函数
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

这里对于拷贝构造函数的思路没有太多的讲解，只需要大家注意一个点就是，形参一定是对于类类型的引用，避免引发无穷的递归调用。

3. 实现Date类的赋值运算符重载

cpp 复制代码 
class Date
{
public:
	//全缺省的默认构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//拷贝构造函数
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	//赋值运算符重载
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;

		return *this;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

关于赋值运算符重载的返回值，一定是*this，而不是this。因为我们是要返回这个待赋值对象的引用，而this是这个待赋值对象的指针类型为Date* const。还有的人会考虑生命周期的问题，其实这里大可不必担心，虽然this指针的生命周期在这个成员函数中，出了这个作用域就会被销毁，但是我们返回的不是this而是*this，*this就是那个待拷贝的对象，所以其的生命周期是在main函数中的！

4. 实现各Date对象之间的比较接口

本次的是实现主要涉及到大小之间的比较，目的是锻炼大家对于运算符重载的用法。

cpp 复制代码 
//年份之间的比较大小
class Date
{
public:
	//全缺省的默认构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//拷贝构造函数
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	//年份之间的比较大小
	bool operator>(const Date& d)
	{
		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;
		}

		return false;
	}

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

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

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

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

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

	//赋值运算符重载
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;

		return *this;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

这里不仅体现了运算符重载，还体现出了代码复用的重要性！

5. 实现Date对象的加减接口

这里Date类对象的加减是指：年份与年份之间的相减，年份与天数之间的相减，年份与天数的相加。

cpp 复制代码 
class Date
{
public:
	//全缺省的默认构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//拷贝构造函数
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	Date operator+(int day) const
	{
		Date tmp = *this;
		tmp._day += day;

		//我们还要考虑一下天数相加会导致的 月进位 甚至是 年进位
		//所以我们得获取每个月的天数
		while (tmp._day > tmp.GetMonthDay())
		{
			tmp._day -= tmp.GetMonthDay();
			tmp._month++;

			if (tmp._month > 12)
			{
				tmp._year++;
				tmp._month = 1;
			}

		}

		return tmp;
	}


	Date& operator+=(int day)
	{
		_day += day;

		while (_day > GetMonthDay())
		{
			_day -= GetMonthDay();
			++_month;
			if (_month > 12)
			{
				++_year;
				_month = 1;
			}
		}

		return *this;
	}



	Date& operator-=(int day)
	{
		_day -= day;

		while (_day <= 0)
		{
			--_month;
			if (_month < 1)
			{
				_month = 12;
				--_year;
			}

			_day += GetMonthDay();

		}

		return *this;
	}

	//赋值运算符重载
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;

		return *this;
	}
	Date& operator++()
	{
		_day += 1;
		while (_day > GetMonthDay())
		{
			_day -= GetMonthDay();
			++_month;
			if (_month > 12)
			{
				++_year;
				_month = 1;
			}
		}

		return *this;
	}

	Date operator++(int)
	{
		Date tmp = *this;
		_day += 1;
		while (_day > GetMonthDay())
		{
			_day -= GetMonthDay();
			++_month;
			if (_month > 12)
			{
				++_year;
				_month = 1;
			}
		}

		return tmp;
	}

private:
	int GetMonthDay()
	{
		int month_day[] = { 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 month_day[_month];
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

这个可以很好的锻炼大家对于前置++和后置++的写法。

到这里Date类我们就全部实现完毕了，是不是很简单呢。一下就是Date类实现全部的源码：

cpp 复制代码 
class Date
{
public:
	//全缺省的默认构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//拷贝构造函数
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	Date operator+(int day) const
	{
		Date tmp = *this;
		tmp._day += day;

		//我们还要考虑一下天数相加会导致的 月进位 甚至是 年进位
		//所以我们得获取每个月的天数
		while (tmp._day > tmp.GetMonthDay())
		{
			tmp._day -= tmp.GetMonthDay();
			tmp._month++;

			if (tmp._month > 12)
			{
				tmp._year++;
				tmp._month = 1;
			}

		}

		return tmp;
	}

	//年份之间的比较大小
	bool operator>(const Date& d)
	{
		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;
		}

		return false;
	}

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

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

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

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

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

	//赋值运算符重载
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;

		return *this;
	}

	Date& operator+=(int day)
	{
		_day += day;

		while (_day > GetMonthDay())
		{
			_day -= GetMonthDay();
			++_month;
			if (_month > 12)
			{
				++_year;
				_month = 1;
			}
		}

		return *this;
	}

	Date& operator++()
	{
		_day += 1;
		while (_day > GetMonthDay())
		{
			_day -= GetMonthDay();
			++_month;
			if (_month > 12)
			{
				++_year;
				_month = 1;
			}
		}

		return *this;
	}

	Date operator++(int)
	{
		Date tmp = *this;
		_day += 1;
		while (_day > GetMonthDay())
		{
			_day -= GetMonthDay();
			++_month;
			if (_month > 12)
			{
				++_year;
				_month = 1;
			}
		}

		return tmp;
	}

	Date& operator-=(int day)
	{
		_day -= day;

		while (_day <= 0)
		{
			--_month;
			if (_month < 1)
			{
				_month = 12;
				--_year;
			}

			_day += GetMonthDay();

		}

		return *this;
	}

	//赋值运算符重载
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;

		return *this;
	}



private:
	int GetMonthDay()
	{
		int month_day[] = { 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 month_day[_month];
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

6. const成员

将const修饰的"成员函数"称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << "Print()" << endl;
		cout << "year:" << _year << endl;
		cout << "month:" << _month << endl;
		cout << "day:" << _day << endl << endl;
	}
	void Print() const
	{
		cout << "Print()const" << endl;
		cout << "year:" << _year << endl;
		cout << "month:" << _month << endl;
		cout << "day:" << _day << endl << endl;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};
void Test()
{
	Date d1(2022, 1, 13);
	d1.Print();
	const Date d2(2022, 1, 13);
	d2.Print();
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

请思考下面的几个问题：

  1. const对象可以调用非const成员函数吗？

不可以，因为权限被放大了。

  1. 非const对象可以调用const成员函数吗？

可以，因为权限被缩小了。

  1. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？

不可以，因为权限被放大了

  1. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？

可以，因为权限被缩小了。

那这里我们就可以根据这个const成员进一步优化我们的Date类的实现！

7. 取地址及const取地址操作符重载

这两个默认成员函数一般不用重新定义 ，编译器默认会生成

cpp 复制代码 
class Date
{
public:
	Date* operator&()
	{
		return this;
	}

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

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

这两个运算符一般不需要重载，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，比如不想让别人获取到指定的内容的地址！

我们就可以改造上面的函数：

cpp 复制代码 
class Date
{
public:
	Date* operator&()
	{
		return nullptr;
	}

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

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

好了本文到这里就结束了。

如果觉得本文写的还不错的话，麻烦给偶点个赞吧！！！

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