一個(gè) C++ 日期類（第一部分）

2019-11-17 05:31:05

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供稿：網(wǎng)友

原文出處：Code Capsules：A C++ Date Class, Part 1

本文適合初級(jí)讀者

　　ChUCk Allison 是鹽湖城圣 Latter Day 教堂總部下耶穌教堂家族歷史研究處的軟件體系設(shè)計(jì)師。他擁有數(shù)學(xué)學(xué)士和數(shù)學(xué)碩士學(xué)位。他從1975年起開始編程，從1984年起他開始從事c語(yǔ)言的教學(xué)和開發(fā)。他目前的愛(ài)好是面向?qū)ο蟮募夹g(shù)及其教育。他是X3J16，ANSI C ++標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的一員。發(fā)送e-mail 到 [email protected]，或者撥打電話到 (801)240-4510 均可以與他取得聯(lián)系。
　　上個(gè)月的專欄里介紹了一個(gè)日期間隔函數(shù)，它可以算出任意兩個(gè)日期之間的年，月和日。這個(gè)月的專欄則提出了一個(gè)用C++解決該問(wèn)題的方法。這種方法的本質(zhì)是創(chuàng)建一種新的數(shù)據(jù)類型，這種數(shù)據(jù)類型的行為就像內(nèi)建的數(shù)據(jù)類型一樣。換句話說(shuō)，你要從基于函數(shù)的方法（“我想要怎么樣做事”）轉(zhuǎn)換到基于對(duì)象的方法（“我的問(wèn)題的原理和對(duì)象是什么”）。使用C++非常需要另外一種思考問(wèn)題的方法。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)換，首先要先知道為什么會(huì)有C++存在。

關(guān)于兩種語(yǔ)言的故事

　　C++源自80年代早期 AT&T 的 Bjarne Stroustrup 提出的“帶類的 C”。他那時(shí)正在尋求在 Simula-67 中更快的進(jìn)行仿真的方法。"class"是 Simula 中用來(lái)指用戶自己定義的類型的術(shù)語(yǔ)，能夠定義出非常接近現(xiàn)實(shí)的對(duì)象，這是進(jìn)行良好的仿真的要害。有沒(méi)有一種更好的方法，能夠比在c語(yǔ)言--最快的過(guò)程化語(yǔ)言中加入"class"的概念更快的進(jìn)行仿真呢？
　　選擇C為類提供了一個(gè)不僅有效而且靈活的工具。雖然一些其他的語(yǔ)言在C++之前很久就支持通過(guò)類來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象，但是C++用的最廣泛。幾乎每一種主要的具有C語(yǔ)言編譯器的平臺(tái)同樣能夠支持C++。最后我還聽說(shuō)，C++的用戶群每七個(gè)月就會(huì)翻一番。
　　對(duì)C++的最初了解是令人吃驚的。假如你是從C語(yǔ)言轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的話，你需要把下面這些詞語(yǔ)加進(jìn)你的詞匯表：抽象類，存取控制，基類，catch子句，類，類的作用域，構(gòu)造函數(shù)，拷貝構(gòu)造函數(shù)，缺省參數(shù)，缺省構(gòu)造函數(shù)，delete運(yùn)算符，派生類，析構(gòu)函數(shù)，異常，異常處理，友元，繼續(xù)，內(nèi)聯(lián)函數(shù)，操作符，成員函數(shù)，多重繼續(xù)，嵌套類，new處理函數(shù)，new操作符，重載，成員指針，多態(tài)，私有，保護(hù)，公有，純虛函數(shù)，引用，靜態(tài)成員，流，模板，this指針，try塊，類型安全連接，虛基類，虛函數(shù)。
　　一個(gè)好消息說(shuō)C++是一種強(qiáng)大的、有效的、面向?qū)ο蟮摹⒛軌蛱幚砀鞣N復(fù)雜應(yīng)用的語(yǔ)言。壞消息則是這種語(yǔ)言本身就比較復(fù)雜，比C語(yǔ)言難把握。C語(yǔ)言是造成這一問(wèn)題的一部分。C++是一個(gè)混血兒，既有面向?qū)ο蟮奶卣鳎钟型ㄓ孟到y(tǒng)編程語(yǔ)言的特征。我們不可能純粹介紹C++這一系列豐富的新特征而不一點(diǎn)也不考慮C語(yǔ)言本身。對(duì)C的兼容性是C++設(shè)計(jì)時(shí)的一個(gè)主要目標(biāo)。正如Bjarne在ANSI C++委員會(huì)上所陳述的那樣，C++是一種"工程上的折衷"，它"要和C語(yǔ)言盡可能的接近，但又不能太接近"。到底要多接近現(xiàn)在還在研究中。

一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程

　　你可以很有效的使用C++而不需要把握它的全部。事實(shí)上，面向?qū)ο蟮募夹g(shù)承諾說(shuō)只要開發(fā)商做好他們的事情（提供設(shè)計(jì)良好的、可重用并且可擴(kuò)展的類庫(kù)），那么你就可以很輕易的開發(fā)你的應(yīng)用程序。目前的產(chǎn)品，比如Borland公司的應(yīng)用編程接口，在許多方面都證實(shí)了這一點(diǎn)。
假如你覺(jué)得你必須把握這門語(yǔ)言，你可以循序漸進(jìn)并且在這個(gè)過(guò)程中繼續(xù)開發(fā)你的應(yīng)用程序。這里有三個(gè)必須把握的地方：

一個(gè)更好的C語(yǔ)言
數(shù)據(jù)抽象
面向?qū)ο蟮木幊?/li>

　　你可以把C++當(dāng)成一門更好的C語(yǔ)言來(lái)使用，因?yàn)樗踩挥诒憩F(xiàn)力。與這一點(diǎn)相關(guān)的特征有：類型安全連接，強(qiáng)制函數(shù)原型，內(nèi)聯(lián)函數(shù)，const限定詞（是的，ANSI C從C++中借鑒的這個(gè)詞），函數(shù)重載，缺省參數(shù)，引用和語(yǔ)言提供的對(duì)動(dòng)態(tài)內(nèi)存治理的支持。你同樣需要當(dāng)心這兩種語(yǔ)言不兼容的地方。C語(yǔ)言中有一個(gè)強(qiáng)大的子集，Plum 和 Saks 稱其做"類型安全的 C"（參見(jiàn) C++ PRogramming Guidelines, Plum and Saks, Plum-Hall, 1992）。
　　正如我在這篇文章和下一篇文章中所陳述的一樣，C++支持?jǐn)?shù)據(jù)抽象--用戶可以自己定義行為與內(nèi)建類型相像的數(shù)據(jù)類型，這種數(shù)據(jù)抽象機(jī)制包括：類，存取限制，構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)，運(yùn)算符重載，模板和異常處理。
　　面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)通過(guò)探求類與類之間的關(guān)系在數(shù)據(jù)抽象上更進(jìn)一步。其中兩個(gè)要害的概念是繼續(xù)（通過(guò)聲明一個(gè)新類與另一個(gè)類的相似與區(qū)別定義它，其中的相似被重用）和多態(tài)（為一族相關(guān)的操作提供同一個(gè)接口，運(yùn)行時(shí)識(shí)別）。C++分別通過(guò)類的派生和虛汗數(shù)來(lái)支持繼續(xù)和多態(tài)。

類

　　一個(gè)類就是一個(gè)擴(kuò)展的struct。除了定義數(shù)據(jù)成員，你還可以為其添加成員函數(shù)。日期類的定義在文件data.h中的 Listing 1。它與上個(gè)月的C版本不同，因?yàn)樵谶@里interval函數(shù)是一個(gè)成員函數(shù)而不是全局函數(shù)。Date::interval()的實(shí)現(xiàn)在 Listing 2 中。"::"叫做作用域運(yùn)算符。它告訴編譯器interval函數(shù)是Date類的成員函數(shù)。interval函數(shù)原型中的"&"說(shuō)明這個(gè)函數(shù)的參數(shù)由應(yīng)用傳遞（參見(jiàn)關(guān)于引用的選項(xiàng)）。Listing 3 中的程序展示了如何使用這個(gè)日期類。你必須使用結(jié)構(gòu)成員的語(yǔ)法來(lái)調(diào)用 Date:: interval()：result = d1.interval (d2); 　　Date作為類型標(biāo)識(shí)符，就像系統(tǒng)內(nèi)建類型一樣的發(fā)揮作用（例如，你可以定義Date的對(duì)象而不使用struct要害字）。永遠(yuǎn)也不必做如下的定義：typedef struct Date Date; 　　事實(shí)上，類的概念是如此的基本，以至于C++已經(jīng)將結(jié)構(gòu)標(biāo)簽和普通的標(biāo)識(shí)符結(jié)合成一個(gè)獨(dú)立的名字空間。
　　注重我已經(jīng)將isleap定義成了一個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)（在C版本中它是一個(gè)宏）。內(nèi)聯(lián)函數(shù)像宏一樣將代碼展開，但它也像普通函數(shù)一樣進(jìn)行作用閾和類型的檢查。除非你要使用the stringizing or token-pasting Operations of the preprocessor,，否則在C++中不需要使用 function-like 的宏。現(xiàn)在考慮 Listing 2 中的這個(gè)聲明：years = d2.year - year;year指的是什么對(duì)象？在C版本中，這個(gè)聲明如下：years = d2.year - d1.year; 　　既然成員函數(shù)的調(diào)用總是與對(duì)象相關(guān)聯(lián)（例如，d1. interval (d2)），因此當(dāng)成員函數(shù)沒(méi)有前綴修飾的時(shí)候，通常是相關(guān)聯(lián)對(duì)象的成員（在這里，year 指的是d1.year）。this要害字代表一個(gè)指向潛在對(duì)象的指針，因此我可以做一個(gè)更加明確的聲明：years = d2.year - this->year;但是這種用法很少。在 Listing 4 中，我在類的定義中添加了如下的聲明：Date();Date(int,int,int); 　　這是一種非凡的成員函數(shù)叫做構(gòu)造函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)答應(yīng)你在一個(gè)對(duì)象被創(chuàng)建的時(shí)候指定怎么樣初始化這個(gè)對(duì)象。當(dāng)你定義一個(gè)沒(méi)有初始值的日期對(duì)象時(shí)，首先調(diào)用缺省構(gòu)造函數(shù)（因?yàn)樗鼪](méi)有任何參數(shù)）：Date d;下面的聲明調(diào)用第二個(gè)構(gòu)造函數(shù)：Date d(10,1,51); 　　當(dāng)成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單的時(shí)候，你可以把它們的實(shí)現(xiàn)移到類的定義里面去，使它們成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)（參見(jiàn) Listing 7 ——不要忘記在 Listing 5 中移走它們）。Listing 6 中的測(cè)試程序推遲構(gòu)造對(duì)象d1、 d2 和 result 直到需要它們的時(shí)候（在C++中，對(duì)象的定義可以出現(xiàn)在任何聲明中）。
　　我?guī)缀跻呀?jīng)列舉了數(shù)據(jù)抽象，也就是封裝的主要特征。當(dāng)一個(gè)用戶自定義類型的內(nèi)部表現(xiàn)和外部接口設(shè)計(jì)良好，就叫做一個(gè)封裝。我確實(shí)定義了一個(gè)和系統(tǒng)內(nèi)建類型一樣作用的新類型，我不答應(yīng)任何無(wú)意間的對(duì)它的內(nèi)部表現(xiàn)的訪問(wèn)制。例如，像這樣，用戶可以執(zhí)行如下的語(yǔ)句：[1] [2]

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