1.日期类的完整实现

//Date.h
#pragma once

#include<iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;


// 一个到底可以重载哪些运算符？-》哪些运算符对这个类型有意义
class Date
{
	// 友元函数 -- 这个函数内部可以使用Date对象访问私有保护成员
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:
	// 获取某年某月的天数
	// 会频繁调用，所以直接放在类里面定义作为inline
	int GetMonthDay(int year, int month)
	{
		static int days[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
		int day = days[month];
		if (month == 2
			&& ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
		{
			day += 1;
		}

		return day;
	}

	bool CheckDate()
	{
		if (_year >= 1
			&& _month > 0 && _month < 13
			&& _day > 0 && _day <= GetMonthDay(_year, _month))
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}

	// 构造会频繁调用，所以直接放在类里面定义作为inline
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;

		/*if (!CheckDate())
		{
			Print();
			cout << "刚构造的日期非法" << endl;
		}*/

		assert(CheckDate());
	}

	void Print() 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;
	bool operator<=(const Date& d) const;

	Date operator+(int day) const;
	Date& operator+=(int day);

	// ++d1;
	// d1++;
	// 直接按特性重载，无法区分
	// 特殊处理，使用重载区分，后置++重载增加一个int参数跟前置构成函数重载进行区分
	Date& operator++(); // 前置
	Date operator++(int); // 后置

	// d1 - 100
	Date operator-(int day) const;
	Date& operator-=(int day);

	Date& operator--(); // 前置
	Date operator--(int); // 后置

	// d1 - d2
	int operator-(const Date& d) const;

	//void operator<<(ostream& out);
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

// 流插入重载
inline ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
	return out;
}

// 流提取重载
inline istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	assert(d.CheckDate());

	return in;
}

//Date.cpp
#include "Date.h"

// const int* const ptr;

// void Date::Print(const Date* const this)
void Date::Print() const
{
	//_year = 1;
	cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}

// 任何一个类，只需要写一个> == 或者 < ==重载 剩下比较运算符重载复用即可
bool Date::operator== (const Date& d) const
{
	return _year == d._year
		&& _month == d._month
		&& _day == d._day;
}

// d1 != d2
bool Date::operator!=(const Date& d) const
{
	return !(*this == d);
}

// d1 > d2
bool Date::operator>(const Date& d) const
{
	if ((_year > d._year)
		|| (_year == d._year && _month > d._month)
		|| (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day))
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

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

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

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

// d1 + 100
Date Date::operator+(int day) const
{
	//Date ret(*this);
	Date ret = *this;
	ret += day;

	return ret;
}

// d2 += d1 += 100
Date& Date::operator+=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		return *this -= -day;
	}

	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
	{
		_day -= GetMonthDay(_year, _month);
		++_month;
		if (_month == 13)
		{
			_year++;
			_month = 1;
		}
	}

	return *this;
}

//Date Date::operator+(int day)
//{
//	Date ret = *this;
//	// ...
//	ret._day += day;
//	while (ret._day > GetMonthDay(ret._year, ret._month))
//	{
//		//...
//	}
//
//	return ret;
//}
//
 d1 += 100
//Date& Date::operator+=(int day)
//{
//	*this = *this + day;
//
//	return *this;
//}

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

	return *this += 1;
}

Date Date::operator++(int) // 后置
{
	Date tmp(*this);
	*this += 1;

	return tmp;
}

Date Date::operator-(int day) const
{
	Date ret = *this;
	ret -= day;
	return ret;
}

Date& Date::operator-=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		return *this += -day;
	}

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

		_day += GetMonthDay(_year, _month);
	}

	return *this;
}

Date& Date::operator--() // 前置
{
	return *this -= 1;
}

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

// d1 - d2
int Date::operator-(const Date& d) const
{
	int flag = 1;
	Date max = *this;
	Date min = d;
	if (*this < d)
	{
		max = d;
		min = *this;
		flag = -1;
	}

	int n = 0;
	while (min != max)
	{
		++min;
		++n;
	}

	return n * flag;
}

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

//Test.cpp

#include "Date.h"

//class A
//{
//public:
//	A(int a = 0)
//	{
//      _a = a;
//		cout << "A(int a = 0)->" <<_a<< endl;
//	}
//
//	~A()
//	{
//		cout << "~A()->" <<_a<<endl;
//	}
//private:
//	int _a;
//};
//
//A aa3(3);
//
//void f()
//{
//	static int i = 0;
//	static A aa0(0);
//	A aa1(1);
//	A aa2(2);
//	static A aa4(4);
//}
//
 构造顺序：3 0 1 2 4 1 2
 析构顺序：~2 ~1 ~2 ~1 ~4 ~0 ~3
//int main()
//{
//	f();
//	f();
//
//	return 0;
//}


//class A
//{
//public:
//	A(int a = 0)
//	{
//		_a = a;
//		cout << "A(int a = 0)->" << _a << endl;
//	}
//
//	// A aa2(aa1);
//	A(const A& aa)
//	{
//		_a = aa._a;
//		cout << "A(const A& aa)->" << _a << endl;
//	}
//
//	~A()
//	{
//		cout << "~A()->" << _a << endl;
//	}
//private:
//	int _a;
//};
//
//void func1(A aa)
//{
//
//}
//
//void func2(A& aa)
//{
//
//}
//
//A func3()
//{
//	static A aa(3);
//	return aa;
//}
//
//A& func4()
//{
//	static A aa(4);
//	return aa;
//}
//
//int main()
//{
//	//A aa1(1);
//	//A aa2(aa1);
//
//	//func1(aa1);
//	//func2(aa1);
//	func3();
//	cout << endl << endl;
//	func4();
//
//	//int i = 0;
//	//int& j = i;
//	//cout << typeid(j).name() << endl;
//
//	return 0;
//}

//#pragma once
//
//class Time
//{
//public:
//	Time()
//	{
//		_hour = 1;
//		_minute = 1;
//		_second = 1;
//	}
//
//	Time& operator=(const Time& t)
//	{
//		cout << "Time& operator=(const Time& t)" << endl;
//		if (this != &t)
//		{
//			_hour = t._hour;
//			_minute = t._minute;
//			_second = t._second;
//		}
//
//		return *this;
//	}
//private:
//	int _hour;
//	int _minute;
//	int _second;
//};
//
//class Date
//{
//public:
//	// 构造会频繁调用，所以直接放在类里面定义作为inline
//	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
//	{
//		_year = year;
//		_month = month;
//		_day = day;
//	}
//
//	Date(const Date& d)
//	{
//		cout << "Date(const Date& d)" << endl;
//		_year = d._year;
//		_month = d._month;
//		_day = d._day;
//	}
//
//	// d1 = d3;
//	// d2 = d2;
//	//Date& operator=(const Date& d)
//	Date operator=(const Date d)
//	//{
//	//	if (this != &d)
//	//	{
//	//		_year = d._year;
//	//		_month = d._month;
//	//		_day = d._day;
//	//	}
//
//	//	return *this;
//	//}
//
//private:
//	int _year;
//	int _month;
//	int _day;
//
//	// 自定义类型
//	Time _t;
//};
//

//
 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。
//typedef int DataType;
//class Stack
//{
//public:
//	Stack(size_t capacity = 10)
//	{
//		_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
//		if (nullptr == _array)
//		{
//			perror("malloc申请空间失败");
//			return;
//		}
//
//		_size = 0;
//		_capacity = capacity;
//	}
//
//	void Push(const DataType& data)
//	{
//		// CheckCapacity();
//		_array[_size] = data;
//		_size++;
//	}
//
//	~Stack()
//	{
//		if (_array)
//		{
//			free(_array);
//			_array = nullptr;
//			_capacity = 0;
//			_size = 0;
//		}
//	}
//
//private:
//	DataType *_array;
//	size_t _size;
//	size_t _capacity;
//};
//
 躺赢 -- 构造、拷贝构造、赋值重载、析构默认生成都可以用
//class MyQueue
//{
//private:
//	Stack _st1;
//	Stack _st2;
//};
//
//void Test()
//{
//	Date d1(2022, 7, 24);
//	Date d2(d1);
//
//	Date d3(2022, 8, 24);
//	d2 = d1 = d3; // d1.operator=(&d1, d3)
//	d2 = d2;
//
//	Stack st1;
//	Stack st2;
//	st2.Push(1);
//	st2.Push(2);
//	st1 = st2; // 实现深拷贝赋值解决
//
//	int i = 0, j = 1, k = 2;
//	k = i = j = 10;
//}

void TestDate1()
{
	Date d1(2022, 7, 24);
	Date d2(2022, 7, 25);
	Date d3(2021, 7, 25);

	cout << (d1 < d2) << endl;
	cout << (d1 < d3) << endl;
	cout << (d1 == d3) << endl;
	cout << (d1 > d3) << endl;
}

void TestDate2()
{
	//Date d1(2022, 7, 24);
	//d1 += 4;
	//d1.Print();

	//d1 += 40; // 跨月
	//d1.Print();

	//d1 += 400;// 跨年
	//d1.Print();

	//d1 += 4000; // 跨闰年
	//d1.Print();

	Date d1(2022, 7, 24);
	/*Date d2 = d1 + 4;
	d2.Print();*/
	(d1 + 4).Print();
	(d1 + 40).Print();// 跨月
	(d1 + 400).Print();// 跨年
	(d1 + 4000).Print(); // 跨闰年
	(d1 + 40000).Print();

	Date ret1 = ++d1; // d1.operator++(&d1)
	Date ret2 = d1++; // d1.operator++(&d2, 0)
}

void TestDate3()
{
	Date d1(2022, 7, 25);
	(d1 - 4).Print();
	(d1 - 40).Print();// 跨月
	(d1 - 400).Print();// 跨年
	(d1 - 4000).Print(); // 跨闰年
	(d1 - 40000).Print();

	Date d2(2022, 7, 25);
	Date d3(2023, 2, 15);
	cout << d2 - d3 << endl;
	cout << d3 - d2 << endl;

	Date d4(2000, 2, 15);
	cout << d2 - d4 << endl;
	cout << d4 - d2 << endl;
}

void TestDate4()
{
	/*Date d1(2022, 7, 32);
	d1.Print();

	Date d2(2022, 2, 29);
	d2.Print();

	d2++;
	d2.Print();*/

	Date d1(2022, 7, 25);
	Date d2(2022, 7, 26);
	cout << d1 << d2;

	cin >> d1 >> d2;
	cout << d1 << d2;



	//d1.operator<<(cout);
	//d1 << cout;

	//cout << (d1 + 100);
	//(d1 + 100).Print();
	//(d1 + -100).Print();
}

void TestDate5()
{
	const char* WeeDayToStr[] = { "周一", "周二", "周三", "周四", "周五", "周六", "周天" };
	Date d1, d2;
	int day = 0;
	int option = 0;
	do {
		cout << "*******************************" << endl;
		cout << " 1、日期加/减天数 2、日期减日期" << endl;
		cout << " 3、日期->周几   -1、退出" << endl;
		cout << "*******************************" << endl;

		cout << "请选择:>";
		cin >> option;
		if (option == 1)
		{
			cout << "请依次输入日期及天数(减天数就输入负数)：";
			cin >> d1 >> day;
			cout << "日期加减天数后的日期：" << d1 + day << endl;
		}
		else if (option == 2)
		{
			cout << "请依次输入两个日期：";
			cin >> d1 >> d2;
			cout << "相差的天数：" << d1 - d2 << endl;
		}
		else if (option == 3)
		{
			cout << "请输入日期：";
			cin >> d1;
			Date start(1, 1, 1);
			int n = d1 - start;
			int weekDay = 0; // 周一
			weekDay += n;
			//weekDay += 9;
			//cout << "周" << weekDay % 7 + 1 << endl;
			cout << WeeDayToStr[weekDay % 7] << endl;
		}
		else
		{
			cout << "无此选项，请重新选择" << endl;
		}
	} while (option != -1);
}

void TestDate6()
{
	Date d1(2022, 7, 25);
	const Date d2(2022, 7, 25);
	d1.Print();
	d2.Print();

	d1 < d2;
	d2 < d1;
}

//int main()
//{
//	//TestDate6();
//
//	//int i = 0;
//	//double d = 1.1;
//	//cout << i; // cout.operator<<(i);
//	//cout << d; // cout.operator<<(d);
//
//	return 0;
//}

class A
{
public:
	// 他们是默认成员函数，我们不写编译器会自动生成，自动生成就够用了，所以一般是不需要我们自己写的
	// 特殊场景：不想让别人取到这个类型对象的地址
	A* operator&()
	{
		return nullptr;
	}

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

	void Print() const
	{
		//_year = 1;
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}

	/*void Print()
	{
	_year = 1;
	cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}*/
private:
	int _year;   // 年
	int _month; // 月
	int _day;   // 日
};

int main()
{
	A d1;
	const A d2;
	d1.Print();
	d2.Print();

	cout << &d1 << endl;
	cout << &d2 << endl;

	return 0;
}

2.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。

3.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
};

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！

4. 再谈构造函数

4.1 构造函数体赋值

在创建对象时，编译器通过调用构造函数，给对象中各个成员变量一个合适的初始值。

class Date
{
public:
 Date(int year, int month, int day)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};

虽然上述构造函数调用之后，对象中已经有了一个初始值，但是不能将其称为对对象中成员变量的初始化， 构造函数体中的语句只能将其称为赋初值 ，而不能称作初始化。因为 初始化只能初始化一次，而构造函数体 内可以多次赋值 。

4.2 初始化列表

初始化列表：以一个 冒号开始 ，接着是一个以 逗号分隔的数据成员列表 ，每个 " 成员变量 " 后面跟一个 放在括 号中的初始值或表达式。

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}

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

【注意】

每个成员变量在初始化列表中只能出现一次(初始化只能初始化一次)。
类中包含以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化：
- 引用成员变量
- const 成员变量
- 自定义类型成员 ( 且该类没有默认构造函数时 )
尽量使用初始化列表初始化，因为不管你是否使用初始化列表，对于自定义类型成员变量，一定会先使用初始化列表初始化。
成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关。

4.3 explicit关键字

构造函数不仅可以构造与初始化对象， 对于单个参数或者除第一个参数无默认值其余均有默认值的构造函 数，还具有类型转换的作用 。

class Date
{
public:
	// 1. 单参构造函数，没有使用explicit修饰，具有类型转换作用
	// explicit修饰构造函数，禁止类型转换---explicit去掉之后，代码可以通过编译
	explicit Date(int year)
		:_year(year)
	{}
	/*
	// 2. 虽然有多个参数，但是创建对象时后两个参数可以不传递，没有使用explicit修饰，具有类型转
   换作用
	// explicit修饰构造函数，禁止类型转换
	explicit Date(int year, int month = 1, int day = 1)
	: _year(year)
	, _month(month)
	, _day(day)
	{}
	*/
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		if (this != &d)
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}
		return *this;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void Test()
{
	Date d1(2022);
	// 用一个整形变量给日期类型对象赋值
	// 实际编译器背后会用2023构造一个无名对象，最后用无名对象给d1对象进行赋值
	d1 = 2023;
	// 将1屏蔽掉，2放开时则编译失败，因为explicit修饰构造函数，禁止了单参构造函数类型转换的作用
}

上述代码可读性不是很好，用 explicit 修饰构造函数，将会禁止构造函数的隐式转换 。

5. static成员

5.1 概念

声明为 static 的类成员 称为 类的静态成员 ，用 static 修饰的 成员变量 ，称之为 静态成员变量 ；用 static 修饰的 成员函数 ，称之为 静态成员函数 。 静态成员变量一定要在类外进行初始化。

class A
{
public:
	A() 
	{ 
		++_scount;
	}
	A(const A& t) 
	{ 
		++_scount;
	}
	~A()
	{ 
		--_scount;
	}

	//静态成员函数 -- 没有this指针
	static int GetACount() 
	{ 
		return _scount;
	}


private:
	static int _scount; //声明
};

//类外面定义初始化
int A::_scount = 0;


void TestA()
{
	cout << A::GetACount() << endl;
	A a1, a2;
	A a3(a1);
	cout << A::GetACount() << endl;
}

5.2 特性

静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，存放在静态区；
静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字，类中只是声明；
类静态成员即可用类名::静态成员 或者对象.静态成员来访问；
静态成员函数没有隐藏的this指针，不能访问任何非静态成员；
静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制。

6. 友元

友元提供了一种突破封装的方式，有时提供了便利。但是友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜多用。

友元分为： 友元函数 和 友元类。

6.1 友元函数

问题：现在尝试去重载 operator<< ，然后发现没办法将 operator<< 重载成成员函数。因为 cout 的输出流对 象和隐含的 this 指针在抢占第一个参数的位置 。 this 指针默认是第一个参数也就是左操作数了。但是实际使用中cout 需要是第一个形参对象，才能正常使用。所以要将 operator<< 重载成全局函数。但又会导致类外没办法访问成员，此时就需要友元来解决。operator>> 同理。

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}
	// d1 << cout; -> d1.operator<<(&d1, cout); 不符合常规调用
	// 因为成员函数第一个参数一定是隐藏的this，所以d1必须放在<<的左侧
	ostream& operator<<(ostream& _cout)
	{
		_cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
		return _cout;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

友元函数 可以 直接访问 类的私有成员，它是 定义在类外部 的 普通函数 ，不属于任何类，但需要在类的内部声明，声明时需要加friend 关键字。

class Date
{
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d) {
	_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
	return _cout;
}
istream& operator>>(istream& _cin, Date& d) {
	_cin >> d._year;
	_cin >> d._month;
	_cin >> d._day;
	return _cin;
}
int main()
{
	Date d;
	cin >> d;
	cout << d << endl;
	return 0;
}

友元函数 可访问类的私有和保护成员，但 不是类的成员函数；
友元函数 不能用 const 修饰；
友元函数 可以在类定义的任何地方声明， 不受类访问限定符限制 ；
一个函数可以是多个类的友元函数；
友元函数的调用与普通函数的调用原理相同。

6.2 友元类

友元类的所有成员函数都可以是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的非公有成员。

友元关系是单向的，不具有交换性。比如上述Time 类和 Date 类，在 Time 类中声明 Date 类为其友元类，那么可以在 Date 类中直接访问 Time类的私有成员变量，但想在Time 类中访问 Date 类中私有的成员变量则不行。
友元关系不能传递。如果B 是 A 的友元， C 是 B 的友元，则不能说明 C 时 A 的友元。
友元关系不能继承。

7. 内部类

概念： 如果一个类定义在另一个类的内部，这个内部类就叫做内部类 。内部类是一个独立的类，它不属于外部类，更不能通过外部类的对象去访问内部类的成员。外部类对内部类没有任何优越的访问权限。

注意： 内部类就是外部类的友元类 ，参见友元类的定义，内部类可以通过外部类的对象参数来访问外部类中的所有成员。但是外部类不是内部类的友元。

特性：

内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。
注意内部类可以直接访问外部类中的static成员，不需要外部类的对象/类名。
sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系。

8.练习题

求1+2+3+...+n，要求不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case等关键字及条件判断语句（A?B:C）。

int i = 1;
int sum = 0;
class Sum
{
public:
	Sum()
	{
		sum += i;
		++i;
	}
};

class Solution {
public:
	int Sum_Solution(int n) {
		Sum a[n];//调用n次sum的构造函数
		return sum;
	}
};

根据输入的日期，计算是这一年的第几天。保证年份为4位数且日期合法。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int year, month, day;
	cin >> year >> month >> day;
	//2012 12 31
	int monthDays1_N[13] = { 0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365 };
	//[1,month-1]

	int n = monthDays1_N[month - 1] + day;

	if (month > 2 &&( (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
		n += 1;

	return 0;
}

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类与对象（下）