当前位置：首页 > news >正文

深入探究C++ 运算符重载：以日期类为例

news 来源：原创 2025/8/24 2:05:05

前言

一、运算符重载基础

1.1 运算符重载原理

1.2 示例代码

二、赋值运算符重载

2.1 赋值运算符重载格式

2.2 代码实现

2.3 注意事项

三、前置++和后置++重载

3.1 前置++重载

3.2 后置++重载

四、日期类的完整实现

4.1 获取某月天数

4.2 完整类定义

五、总结

前言

在C++ 编程中，运算符重载是一项强大且实用的特性，它允许我们赋予运算符在自定义类上的新含义，极大地增强了代码的可读性和易用性。今天，我们就以日期类（ Date ）为例，深入探讨运算符重载的相关知识。

一、运算符重载基础

1.1 运算符重载原理

C++ 引入运算符重载机制，让我们能像使用内置类型运算符那样操作自定义类对象。运算符重载本质上是定义特殊函数，函数名由关键字 operator 和要重载的运算符组成，比如 operator+  、 operator=  。其函数原型形如：返回值类型 operator 运算符(参数列表) 。

不过，有几点需要注意：

- 不能随意创造新运算符，比如 operator@  这种是不允许的。

- 重载操作符必须有一个类类型参数。

- 对于内置类型的运算符，不能改变其原本含义，像 int  类型的 +  号，语义不能被篡改。

- 作为类成员函数重载时，形参数量比操作数少1，因为第一个参数是隐藏的 this  指针。

- 有一些运算符不能重载，例如 . *  、 ::  、 sizeof  、 ? : (考点) 。

1.2 示例代码

以 Date 类为例，下面是重载 == 运算符的简单实现：

cpp   
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;
};bool operator==(const Date& d1, const Date& d2) {return d1._year == d2._year&& d1._month == d2._month&& d1._day == d2._day;
}

二、赋值运算符重载

2.1 赋值运算符重载格式

赋值运算符重载函数一般具有以下特征：

- 参数类型： const T&  ，采用传递引用的方式，能提高传参效率，避免对象拷贝。

- 返回值类型： T&  ，返回引用可以提高返回效率，同时支持连续赋值，比如 a = b = c   。

- 函数内部要检测是否是自己给自己赋值，避免不必要的操作（不建议暴力检查)。

- 最后返回 *this  ，以符合连续赋值的语义。

2.2 代码实现


cpp   
class Date {
public:Date(int year = 1900, 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;
};

2.3 注意事项

赋值运算符重载只能作为类的成员函数。这是因为如果用户没有显式实现，编译器会生成一个默认的赋值运算符重载。若在类外再实现一个全局的赋值运算符重载，就会与编译器生成的默认版本冲突。

三、前置++和后置++重载

3.1 前置++重载

前置 ++ ，即 ++a ，语义是先让对象自增，然后返回自增后的对象。由于 this 指向的对象在函数结束后不会销毁，所以可以以引用方式返回，提高效率。

cpp   
class Date {
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1): _year(year), _month(month), _day(day) {}Date& operator++() {_day += 1;return *this;}
private:int _year;int _month;int _day;
};

3.2 后置++重载

后置 ++ ，即 a++ ，是先使用对象原来的值，然后再让对象自增。为了区分前置和后置 ++ ，C++ 规定后置 ++ 重载时多增加一个 int 类型的参数（这个参数仅用于区分，调用时不用传递，编译器自动处理）。由于要返回自增前的旧值，所以需要先保存 this 指向的对象，等对象自增后再返回保存的旧值，且只能以值的方式返回，不能返回引用。

cpp   
class Date {
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1): _year(year), _month(month), _day(day) {}Date operator++(int) {Date temp(*this);_day += 1;return temp;}
private:int _year;int _month;int _day;
};

前置++与后置++区别在于声明传参不同

四、日期类的完整实现

4.1 获取某月天数


cpp   
class Date {
public: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;}// 其他函数如构造函数、拷贝构造函数、各种运算符重载函数等...
private:int _year;int _month;int _day;
};

4.2 完整类定义

cpp   
class Date {
public:// 获取某年某月的天数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;}// 全缺省的构造函数Date(int year = 1900, 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) {if (this != &d) {_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}// 析构函数~Date() {}// 日期+=天数Date& operator+=(int day);// 日期+天数Date operator+(int day);// 日期-天数Date operator-(int day);// 日期-=天数Date& operator-=(int day);// 前置++Date& operator++();// 后置++Date operator++(int);// 后置--Date operator--(int);// 前置--Date& operator--();// >运算符重载bool operator>(const Date& d);// ==运算符重载bool operator==(const Date& d);// >=运算符重载bool operator>=(const Date& d);// <运算符重载bool operator<(const Date& d);// <=运算符重载bool operator<=(const Date& d);// !=运算符重载bool operator!=(const Date& d);// 日期-日期  返回天数int operator-(const Date& d);
private:int _year;int _month;int _day;
};

实现

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Date.h"
// 日期+=天数
Date& Date::operator+=(int day)
{_day += day;while (_day > GetMonthDay(_year, _month)){_day -= GetMonthDay(_year, _month);++_month;if (_month == 13){_month = 1;++_year;}}return *this;
}
// 日期+天数
Date Date::operator+(int day)
{Date tmp(*this);tmp += day;/*tmp._day += day;while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, tmp._month)){tmp._day -= GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);++tmp._month;if (tmp._month == 13){tmp._month = 1;++tmp._year;}}*/return tmp;
}
// 日期-天数
Date Date::operator-(int day)
{Date tmp(*this);tmp._day -= day;while (tmp._day <= 0) {--tmp._month;if (tmp._month == 0) {tmp._month = 12;--tmp._year;}tmp._day += GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);}return tmp;
}
// 日期-=天数
Date& Date::operator-=(int day)
{_day -= day;while (_day <= 0) {--_month;if (_month == 0) {_month = 12;--_year;}_day += GetMonthDay(_year, _month);}return *this;
}
// 前置++
Date& Date::operator++()
{*this += 1;return *this;
}
// 后置++
Date Date::operator++(int)
{Date tmp(*this);*this += 1;return tmp;
}
// 后置--
Date Date::operator--(int)
{Date tmp(*this);*this -= 1;return tmp;}
// 前置--
Date& Date::operator--()
{*this -= 1;return *this;
}
// >运算符重载
bool Date::operator>(const Date& d)
{return !((*this == d) || (*this < d));
}
// ==运算符重载
bool Date::operator==(const Date& d)
{return _year == d._year && _month > d._month && _day == d._day;
}
// >=运算符重载
bool Date::operator>=(const Date& d)
{return !(*this < d);
}
// <运算符重载
bool Date::operator<(const Date& d)
{if (_year > d._year){return false;}if (_year == d._year && _month > d._month){return false;}if (_year == d._year && _month > d._month && _day > d._day){return false;}return true;
}
// <=运算符重载
bool Date::operator<=(const Date& d)
{return (*this == d) || (*this < d);
}
// !=运算符重载
bool Date::operator!=(const Date& d)
{return !(*this == d);
}
// 日期-日期  返回天数
int Date::operator-(const Date& d)
{Date minDate = (*this < d) ? *this : d;Date maxDate = (*this < d) ? d : *this;int days = 0;while (minDate != maxDate) {minDate += 1;days++;}return days;
}

五、总结

通过对 Date 类各种运算符的重载实现，我们深入了解了C++ 运算符重载的机制和应用。合理运用运算符重载，可以让我们自定义的类使用起来更加直观、自然，就像使用C++ 内置类型一样方便。在实际项目中，根据具体需求灵活运用这些知识，能有效提升代码的质量和可维护性。希望这篇博客能帮助大家更好地掌握C++ 运算符重载这一重要特性。

前言

一、运算符重载基础

1.1 运算符重载原理

1.2 示例代码

二、赋值运算符重载

2.1 赋值运算符重载格式

2.2 代码实现

2.3 注意事项

三、前置++和后置++重载

3.1 前置++重载

3.2 后置++重载

四、日期类的完整实现

4.1 获取某月天数

4.2 完整类定义

五、总结

相关文章：