【C++】类和对象--日期类Date补充及流提取、流插入

小陈又菜

发布于 2025-12-24 10:49:55

本篇引入：

之前我们详细地实现了Date日期类，然后我们这里继续补充一些细节。如果你是不清楚这里的Date类是什么，可以转到这篇文章【C++】类和对象--一篇带你解决运算符重载实例--日期类

1. const成员

1.1 const修饰类的成员函数

在Date日期类中，我们实例化一个普通对象。而普通对象调用普通成员函数需要传参，传参传给隐藏的this指针，下面给出一个例子：

class Date
{
public:
	Date(int year=0, int month=0, int day=0)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print() 
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

};

int main() {
	//这里实例化的是一个普通对象
    Date d(2025, 8, 23);
	
    //此时d（普通对象）调用Print
    //传参给this指针
    //也就是将d1的地址传给了this
    d1.Print();
}

上面这种情况肯定是能够顺利运行的，但是如果实例化一个const对象呢，还能够顺利编译吗？

int main() {
	const Date d2(2025, 8, 23);
	d2.Print();
}

我们发现报错了：

这是因为将Date实例化为const，那么在调用Print()时，传入的地址类型应该是const Date *，但是this指针是Date的，那么这个转换是不被允许的（因为权限被放大了）。

那么我们第一反应的解决方案肯定就是将这类的this指针类型修改成const Date *，但是我们学过这个this指针是由编译器自动生成的，我们没有办法直接修改。所以C++的设计者这样解决：

//在成员函数参数列表后面加上const修饰
//起作用就相当于void Print(const Date * const this )
//这样一来这个传参过程就能够顺利进行了

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

总结：建议所有不修改成员变量的成员函数都加上const

const -> const 权限大小不变
普通 -> const 权限变小（是编译器允许的）

Q：思考下面几个问题

const对象可以调用非const成员函数吗？
非const对象可以调用const成员函数吗？
const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？
非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？

A：答案

不能，权限被放大了
能，权限被缩小了
不能，权限被放大了
能，权限被缩小了

2. 取地址及const取地址操作符重载

前面讲到，一共有6个默认成员函数，我们已经学习了4个，现在我们来看一看剩下两个（并不是很重要，默认生成的即可）：

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

总结：这两个运算符一般不需要重载，使用编译器默认生成的取地址重载即可。只有在一些特殊情况才需要重载，例如想要让用户看到指定的信息！

3. 流提取和流插入运算符重载

Date d2(2025, 8, 23);
cout << d2 << endl;

会报错：

显然我们想要完成自定义类的输入和输出，就要进行流提取、流插入的运算符的重载。

但是我们想一下，内置类型都是可以直接使用流提取和流插入运算符的，这似乎好像也是重载哦！

int i = 1;
double d = 2.2;
cout << i;//自动识别类型
cout << d;

我们深入了解一下：

cout 和 cin 是全局对象，他们包含在iostream头文件中，所以我们在写C++文件的时候会#include <iostream>。cin是istream的对象，cout是ostream的对象，istream和ostream是库中的流提取和流插入的两个类型。

而<<和>>能够识别不同的内置类型的真正原因就是，把所有内置类型都重载了：

所以其实真实的情况就是：

那么针对Date日期类这种自定义类型，我们也只需要重载一下就可以了。

3.1 流插入运算符重载

问题1：

class Date
{
public:

    //参数列表中是一个ostream&（是一个别名）来接受传入的对象
	void operator<<(std::ostream& out)
	{
		out << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
 
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

但是这样有一个限制，那就是我们只能这两种方式来进行访问：

Date d2(2025, 8, 23);
d2.operator<<(cout);
d2 << cout;

使用我们一般的方式依旧是会报错的：

我们来继续思考：

我们之前讲过成员函数的第一个参数是this指针，放到这里讲的话，意味着重载后<<（双目运算符）左侧必须是当前对象，但是我们使用在输出时的习惯肯定是<<的左侧是cout类型。所以这里我们先想到，运算符重载写在全局上：

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

全局函数的话，就没有这个限制，第一个参数就可以是ostream类，这样的话就能符合cout正常的使用习惯（cout << d）。

但是，_year、_month、_day是私有的成员变量，所以最后我们通过友元函数（友元函数是一个非成员函数，但它可以访问类的私有（private）和保护（protected）成员。它打破了类的封装性，但提供了必要的灵活性）来解决：

class Date
{
    public:
	Date(int year=0, int month=0, int day=0)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
    
    //友元函数的声明
	friend void operator<<(std::ostream& out, const Date& d);

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

    private:
	    int _year;
	    int _month;
	    int _day;

};

//友元函数的定义
void operator<<(std::ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
}

运行结果：

问题2：

我们知道对于内置类型，流插入是可以连续访问的：

int i = 1;
double d = 2.2;
cout << i << "-" << d << endl;

但是通过我们上面的方法似乎不太行，依旧是会包没有匹配的参数列表。举一个例子：

Date d1(2025, 8, 21);
Date d2(2025, 8, 23);
cout << d1  << d2;

这里会先调用 cout<<d1 ，然后会返回一个返回值，这个返回值会作为下一次流插入的左参数。但是流插入的左参数同样也应该是一个cout（ostream）类型的，因此我们这里应该有一个返回值。

最终正确版本：

class Date
{
public:
	Date(int year=0, int month=0, int day=0)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	friend ostream& operator<<(std::ostream& out, const Date& d);

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

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

};
//友元函数
//注意我这里的代码是从cpp文件中截取出来的
//是包含了头文件的
//如果没有包含头文件
//需要 std::
ostream& operator<<(std::ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
	return out;
}

3.2 流提取运算符重载

class Date
{
	//友元函数
	//流提取
	friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Date& d);
	//流插入
	friend std::istream& operator>>(std::istream& in, Date& d);
    
    //!!!
    //Date要赋值修改 所以不能const

public:
 
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
 
std::ostream& operator<<(std::ostream& out,const Date&d)
{
	out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
	return out;
}
std::istream& operator>>(std::istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}

3.3 测试：

#include <iostream>
using namespace std;

class Date
{
public:
	Date(int year=0, int month=0, int day=0)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//流插入
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	//流提取
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
	//注意这里的Date不能是const，因为要被修改
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

};
//友元函数
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;
}
int main() {
	Date d1, d2;
	cin >> d1;
	cout << d1;
	cin >> d2;
	cout << d2;
    return 0;
}