C++类与对象（中）

创始人

2024-05-23 23:45:28

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💬<5>前言：C++类中一共有六个默认成员函数，今天我们先来将剩下的赋值重载，和取地址重载，以及实现Date类。

一.运算符重载

二.赋值运算符重载格式:

三.前置++和后置++重载

四.const成员

五.取地址及const取地址操作符重载

六. cout 输出类信息

七.Date类实现

（1）Date类的主要功能模块

（2）日期大小比较

（3）日期+天数，日期+=天数，++日期，日期++

（4）日期-日期，日期-天数，日期-=天数

测试

一.运算符重载

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有其
返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。

函数名字为：关键字operator后面接需要重载的运算符符号。

函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表)。

假如我们需要实现一个日期加上一个天数得到一个新的日期，此时按照我们以前的思考方式，是实现一个函数，但是利用运算符重载，会变得更加直观明了

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void show(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}int _year;int _month;int _day;
};
//函数判断日期相等
bool DateEqual(const Date& d1, const Date& d2)
{return d1._year == d2._year &&d1._month == d2._month &&d1._day == d2._day;
}
//运算符重载的定义 使用关键字 operator 【运算符】
bool operator==(const Date& d1 ,const Date& d2)
{return d1._year == d2._year &&d1._month == d2._month && d1._day == d2._day;
}
int main()
{Date d2(2022, 4, 23);Date d1(2022, 1, 13);//函数使用if (DateEqual(d1, d2))cout << "true" << endl;elsecout << "false" << endl;//运算符重载的使用if (d1 == d2)cout << "true" << endl;elsecout << "false" << endl;return 0;
}

但是一般我们的成员变量都是私有的，如果是私有的我们就不能直接访问，我们通过添加 get函数来解决，或者通过将运算符重载的函数写道类的里面，变成成员函数，这里我们就直接封装到类里面：

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}// bool operator==(Date* this, const Date& date)// 这里需要注意的是，左操作数是this，指向调用函数的对象bool operator ==(const Date& date){return _year == date._year &&_month == date._month && _day == date._day;}void show(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d2(2022, 1, 13);Date d1(2022, 1, 13);//运算符重载的使用if (d1 == d2)cout << "true" << endl;elsecout << "false" << endl;return 0;
}

注意：在将运算符重载写成成员成员函数时，重载运算符只需要写一个参数即可，因为有一个参数就是本对象本身，就是隐藏在成员函数列表的this指针。

二.赋值运算符重载格式:

1.参数类型：const T&，传递引用可以提高传参效率

2.返回值类型：T&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值检测是否自己给自己赋值

3.返回*this ：要复合连续赋值的含义

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}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){//如果不是自身赋值,即d1=d1,才需要成员变量对用赋值。if (this != &d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}void show(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date date1;Date date2(2023, 2, 7);date1.show();//因为有返回值就可以实现链式访问(date1 = date2).show();return 0;
}

4. 赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数

class Date{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}int _year;int _month;int _day;
};
//赋值运算符重载成全局函数,注意重载成全局函数时没有this指针了，需要给两个参数
Date& operator=(Date& left, const Date& right)
{if (&left != &right){left._year = right._year;left._month = right._month;left._day = right._day;}return left;
}

原因：赋值运算符如果不显式实现，编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现
一个全局的赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值
运算符重载只能是类的成员函数。

5.用户没有显式实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。

class Time
{
public:Time(){_hour = 1;_minute = 1;_second = 1;}Time& operator=(const Time& t){if (this != &t){cout << "Time:operator=" << endl;_hour = t._hour;_minute = t._minute;_second = t._second;}return *this;}private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}void show(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:// 基本类型(内置类型)int _year ;int _month;int _day;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d1;d1.show();Date d2(2023,2,7);d1 = d2;d1.show();return 0;
}

注意：内置类型成员变量是直接赋值的，而自定义类型成员变.量需要调用对应类的赋值运算符
重载完成赋。

但是对于有空间申请的空间是需要，我们不能光靠编译器自己生成的赋值运算符重载的：

class A
{
public:A(){a = 10;arr = (int*)malloc(sizeof(int) * a);for (int i = 0; i < a; i++){arr[i] = i;}}void show(){for (int i = 0; i < a; i++){cout << arr[i] << " ";}cout << endl;}int* arr;int a;
};
int main()
{A a;A b;a.show();b.show();b = a;//修改b对象的arr数组for (int i = 0; i < b.a; i++){b.arr[i] = 0;}//观察两个对象中arr的元素b.show();a.show();return 0;
}

我们只是修改了b对象的 arr 数组，但是a对象的arr数组也被跟着修改了。

具体的情况是：

三.前置++和后置++重载

我们知道前置++和后置++唯一的区别就是，返回值不同。前置++返回++之后的结果，前置++返回++之后的结果。那么运算符重载以后也应该支持前置++和后置++的特性。

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}// 前置++：返回+1之后的结果// 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率Date& operator++(){_day += 1;return *this;}// 后置++：// 前置++和后置++都是一元运算符，为了让前置++与后置++形成能正确重载// C++规定：后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器自动传递// 注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，故需在实现时需要先将this保存一份，然后给this + 1// 而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用Date operator++(int){Date temp(*this);_day += 1;return temp;}void show(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1(2022, 10, 1);d1.show();Date d2 = d1++;d2.show();d1.show();d2 = ++d1;d1.show();d2.show();return 0;
}

四.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。

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 ConstPrint() 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
};
int main()
{Date d1(2022, 1, 13);d1.Print();const Date d2(2022, 1, 13);d2.ConstPrint();return 0;
}

思考下面的几个问题：
1. const对象可以调用非const成员函数吗？

解答：const对象不可以调用非const成员函数，因为非const成员函数的*this也是没有经过const修饰的，如果调用了const成员函数，就相当于权限放大。
2. 非const对象可以调用const成员函数吗？

解答：非const对象可以调用const成员函数，因为由const修饰的成员函数实际上修饰的就是*this，相当于权限缩小，是允许的。
3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？

解答：const成员函数不可以调用其他的非const成员函数，也是一个权限放大的例子。
4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？

解答：非const成员函数可以调用其他的const成员函数，也是一个权限缩小的例子。

五.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。

class Date
{
public:Date* operator&(){return this;}const Date* operator&()const{return this;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};
int main()
{Date date;cout << &date << endl;return 0;
}

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，比如想让别人获取到指定的内容！


class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}Date* operator&(){return (Date*)0x00000001;}const Date* operator&()const{return (Date*)0x0000250;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};int main()
{const Date date(2022,10,1);Date date1(date);cout << &date << endl;cout << &date1 << endl;return 0;
}

六. cout 输出类信息

cout是类 ostream 的对象，表示面向窄字符（字符类型）的标准输出流。它对应于 C 流标准输出。

作为 ostream 类的对象，可以使用插入运算符（运算符<<）将字符作为格式化数据写入其中，也可以使用成员函数（如 write）将字符作为无格式数据写入其中。

对象在带有外部链接和静态持续时间的头文件声明：它持续整个程序的持续时间。

我们可以将ostream的对象cout，也作为运算符重载的参数：

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}//<<运算符重载void operator<<(ostream& out){out << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date date(2023, 2, 8);//按照运算符左边到右边是参数从左往右对应//成员函数第一个参数就是this指针，所以<<运算符左边就是date对象date << cout;//等价于date.operator<<(cout);return 0;
}

但是 date<

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;
};
//<<运算符重载
void operator<<(ostream& out, Date& d)
{out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;
}
int main()
{Date date(2023, 2, 8);//按照运算符左右参数，分别对应<<运算符重载从左往右的参数cout << date;//等价于operator<<(cout, date);return 0;
}

这就又有一个新的问题，成员变量私有化，不允许外部函数直接访问，面对这个问题，我们有两种解决方案：

1.设置get函数

设计成员函数用于返回私有成员变量的值，供外部读取。

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}//Get函数，用于外部读取私有成员变量int& Get_year(){return _year;}int& Get_month(){return _month;}int& Get_day(){return _day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
//<<运算符重载,为了支持连续访问，加上返回值
otsream& operator<<(ostream& out, Date& d)
{out << d.Get_year() << "/" << d.Get_month() << "/" << d.Get_day() << endl;return out;
}
int main()
{Date date(2023, 2, 8);//按照运算符左右参数，分别对应<<运算符重载从左往右的参数cout << date;//等价于operator<<(cout, date);return 0;
}

2.设计友元函数

只需在将函数声明写在Date类的内部，并在函数的前面加上关键字 friend，就可以和类建立友好关系，友元函数可以像成员函数一样随意访问成员变量。

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}//友元函数friend void operator<<(ostream& out, Date& d);
private:int _year;int _month;int _day;
};
//<<运算符重载
void operator<<(ostream& out, Date& d)
{out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;
}
int main()
{Date date(2023, 2, 8);//按照运算符左右参数，分别对应<<运算符重载从左往右的参数cout << date;//等价于operator<<(cout, date);return 0;
}

七.Date类实现

前面一直在用Date类举例子，这次我们来全面实现一下，练习我们之前学过的类与对象的姿势。

我们严格按照开发标准来实现Date类：

（1）Date类的主要功能模块

//Date.h文件
#include
#include
using namespace std;
class Date
{friend ostream& operator<<(ostream& out, Date& d);
public:Date(int year, int month, int day );//日期比较大小bool operator>(const Date& date);bool operator >= (const Date& date);bool operator <(const Date& date);bool operator<=(const Date& date);bool operator ==(const Date& date);//日期+天数Date operator+(int x);//日期+=天数Date& operator+=(int x);//日期-日期=天数int operator-(const Date& date);//日期-天数=日期Date operator-(int x);//日期-=天数Date operator-=(int x);//Date++Date operator++(int);//++DateDate& operator++();
private:int GetMonthDay(int year, int month);//获取每月天数int _year;//年int _month;//月int _day;//日
};//Date.cpp
//构造函数定义
Date::Date(int year , int month, int day)
{assert(month <= 12 && day <= this->GetMonthDay(year, month));_year = year;_month = month;_day = day;
}
//输出日期:年/月/日(友元函数)
void operator<<(ostream& out, Date& d)
{out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;
}

（2）日期大小比较

//Date.cpp
bool Date::operator>(const Date& date)
{if (_year != date._year)//如果年不相等，直接判断出结果return _year > date._year;if (_month != date._month)//年相等的时候，如果月不相等，直接判断出结果return _month > date._month;if (_day != date._day)//年.月相等的时候，如果日不相等，直接判断出结果return _day > date._day;
}bool Date::operator >= (const Date& date)
{//>=就是或上一个相等return *this > date || *this == date;
}bool Date::operator ==(const Date& date)
{    //相等需要年月日都相等return _year == date._year && _month == date._month && _day == date._day;
}bool Date::operator <(const Date& date)
{    // >=取反return !(*this >= date);
}bool Date::operator<=(const Date& date)
{    //<或上==return *this < date || *this == date;
}

（3）日期+天数，日期+=天数，++日期，日期++

int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{int montharr[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };if (((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)&&month==2){return 29;}return montharr[month];
}Date Date::operator+(int x)
{Date tmp(*this);if (x < 0){tmp -= -x;return tmp;}tmp += x;return tmp;
}
//先将天数全部加上去，然后依次减去当月天数，并判断年月的变换。
Date& Date::operator+=(int x)
{if (x < 0){*this -= -x;return *this;}_day += x;while (_day > GetMonthDay(_year,_month)){_day -= this->GetMonthDay(_year,_month);_month++;if (_month > 12){_year++;_month = 1;}}return *this;
}//Date++(后置++)
Date Date::operator++(int)
{Date temp(*this);*this+=1;return temp;
}
//++Date(前置++)
Date& Date::operator++()
{*this += 1;return *this;
}

（4）日期-日期，日期-天数，日期-=天数

//计数计算，一天一天加，直到日期相等。
int Date::operator-(const Date& date)
{int count = 0;Date bigdate = *this;Date smalldate = date;if (bigdate < smalldate){Date tmp = bigdate;bigdate = smalldate;smalldate = tmp;}while (!(smalldate == bigdate)){smalldate++;count++;}return count;
}//日期-天数，先算整数月的减法，直到剩下的天数，小于本月天数，
//加上第一个月，和最后一个月的剩下的天数计算
Date Date::operator-(int x)
{Date tmp(*this);if (x < 0)//如果天数小于0，就相当于加上天数{tmp += -x;return tmp;}tmp._month--;if (tmp._month == 0){tmp._month = 12;tmp._year--;}tmp._day = tmp.GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);while (x > tmp.GetMonthDay(tmp._year, tmp._month)){x -= tmp.GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);tmp._month--;if (tmp._month == 0){tmp._month = 12;tmp._year--;}tmp._day = tmp.GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);}tmp._day -= x;return tmp + this->_day;
}
//不仅计算返回，而且修改当前对象
Date Date::operator-=(int x)
{if (x < 0){*this += -x;return *this;}*this = *this - x;return *this;
}