一個 C++ 日期類（第一部分）

2019-11-17 05:31:05

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供稿：網友

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

本文適合初級讀者

　　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計師。他擁有數學學士和數學碩士學位。他從1975年起開始編程，從1984年起他開始從事c語言的教學和開發。他目前的愛好是面向對象的技術及其教育。他是X3J16，ANSI C ++標準化委員會的一員。發送e-mail 到 allison@decus.org，或者撥打電話到 (801)240-4510 均可以與他取得聯系。
　　上個月的專欄里介紹了一個日期間隔函數，它可以算出任意兩個日期之間的年，月和日。這個月的專欄則提出了一個用C++解決該問題的方法。這種方法的本質是創建一種新的數據類型，這種數據類型的行為就像內建的數據類型一樣。換句話說，你要從基于函數的方法（“我想要怎么樣做事”）轉換到基于對象的方法（“我的問題的原理和對象是什么”）。使用C++非常需要另外一種思考問題的方法。為了實現這個轉換，首先要先知道為什么會有C++存在。

關于兩種語言的故事

　　C++源自80年代早期 AT&T 的 Bjarne Stroustrup 提出的“帶類的 C”。他那時正在尋求在 Simula-67 中更快的進行仿真的方法。"class"是 Simula 中用來指用戶自己定義的類型的術語，能夠定義出非常接近現實的對象，這是進行良好的仿真的要害。有沒有一種更好的方法，能夠比在c語言--最快的過程化語言中加入"class"的概念更快的進行仿真呢？
　　選擇C為類提供了一個不僅有效而且靈活的工具。雖然一些其他的語言在C++之前很久就支持通過類來對數據進行抽象，但是C++用的最廣泛。幾乎每一種主要的具有C語言編譯器的平臺同樣能夠支持C++。最后我還聽說，C++的用戶群每七個月就會翻一番。
　　對C++的最初了解是令人吃驚的。假如你是從C語言轉過來的話，你需要把下面這些詞語加進你的詞匯表：抽象類，存取控制，基類，catch子句，類，類的作用域，構造函數，拷貝構造函數，缺省參數，缺省構造函數，delete運算符，派生類，析構函數，異常，異常處理，友元，繼續，內聯函數，操作符，成員函數，多重繼續，嵌套類，new處理函數，new操作符，重載，成員指針，多態，私有，保護，公有，純虛函數，引用，靜態成員，流，模板，this指針，try塊，類型安全連接，虛基類，虛函數。
　　一個好消息說C++是一種強大的、有效的、面向對象的、能夠處理各種復雜應用的語言。壞消息則是這種語言本身就比較復雜，比C語言難把握。C語言是造成這一問題的一部分。C++是一個混血兒，既有面向對象的特征，又有通用系統編程語言的特征。我們不可能純粹介紹C++這一系列豐富的新特征而不一點也不考慮C語言本身。對C的兼容性是C++設計時的一個主要目標。正如Bjarne在ANSI C++委員會上所陳述的那樣，C++是一種"工程上的折衷"，它"要和C語言盡可能的接近，但又不能太接近"。到底要多接近現在還在研究中。

一個漸進的過程

　　你可以很有效的使用C++而不需要把握它的全部。事實上，面向對象的技術承諾說只要開發商做好他們的事情（提供設計良好的、可重用并且可擴展的類庫），那么你就可以很輕易的開發你的應用程序。目前的產品，比如Borland公司的應用編程接口，在許多方面都證實了這一點。
假如你覺得你必須把握這門語言，你可以循序漸進并且在這個過程中繼續開發你的應用程序。這里有三個必須把握的地方：

一個更好的C語言
數據抽象
面向對象的編程

　　你可以把C++當成一門更好的C語言來使用，因為它更安全更富于表現力。與這一點相關的特征有：類型安全連接，強制函數原型，內聯函數，const限定詞（是的，ANSI C從C++中借鑒的這個詞），函數重載，缺省參數，引用和語言提供的對動態內存治理的支持。你同樣需要當心這兩種語言不兼容的地方。C語言中有一個強大的子集，Plum 和 Saks 稱其做"類型安全的 C"（參見 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++支持數據抽象--用戶可以自己定義行為與內建類型相像的數據類型，這種數據抽象機制包括：類，存取限制，構造和析構函數，運算符重載，模板和異常處理。
　　面向對象的程序設計通過探求類與類之間的關系在數據抽象上更進一步。其中兩個要害的概念是繼續（通過聲明一個新類與另一個類的相似與區別定義它，其中的相似被重用）和多態（為一族相關的操作提供同一個接口，運行時識別）。C++分別通過類的派生和虛汗數來支持繼續和多態。

類

　　一個類就是一個擴展的struct。除了定義數據成員，你還可以為其添加成員函數。日期類的定義在文件data.h中的 Listing 1。它與上個月的C版本不同，因為在這里interval函數是一個成員函數而不是全局函數。Date::interval()的實現在 Listing 2 中。"::"叫做作用域運算符。它告訴編譯器interval函數是Date類的成員函數。interval函數原型中的"&"說明這個函數的參數由應用傳遞（參見關于引用的選項）。Listing 3 中的程序展示了如何使用這個日期類。你必須使用結構成員的語法來調用 Date:: interval()：result = d1.interval (d2); 　　Date作為類型標識符，就像系統內建類型一樣的發揮作用（例如，你可以定義Date的對象而不使用struct要害字）。永遠也不必做如下的定義：typedef struct Date Date; 　　事實上，類的概念是如此的基本，以至于C++已經將結構標簽和普通的標識符結合成一個獨立的名字空間。
　　注重我已經將isleap定義成了一個內聯函數（在C版本中它是一個宏）。內聯函數像宏一樣將代碼展開，但它也像普通函數一樣進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。現在考慮 Listing 2 中的這個聲明：years = d2.year - year;year指的是什么對象？在C版本中，這個聲明如下：years = d2.year - d1.year; 　　既然成員函數的調用總是與對象相關聯（例如，d1. interval (d2)），因此當成員函數沒有前綴修飾的時候，通常是相關聯對象的成員（在這里，year 指的是d1.year）。this要害字代表一個指向潛在對象的指針，因此我可以做一個更加明確的聲明：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叫做構造函數。構造函數答應你在一個對象被創建的時候指定怎么樣初始化這個對象。當你定義一個沒有初始值的日期對象時，首先調用缺省構造函數（因為它沒有任何參數）：Date d;下面的聲明調用第二個構造函數：Date d(10,1,51); 　　當成員函數的實現比較簡單的時候，你可以把它們的實現移到類的定義里面去，使它們成為內聯函數（參見 Listing 7 ——不要忘記在 Listing 5 中移走它們）。Listing 6 中的測試程序推遲構造對象d1、 d2 和 result 直到需要它們的時候（在C++中，對象的定義可以出現在任何聲明中）。
　　我幾乎已經列舉了數據抽象，也就是封裝的主要特征。當一個用戶自定義類型的內部表現和外部接口設計良好，就叫做一個封裝。我確實定義了一個和系統內建類型一樣作用的新類型，我不答應任何無意間的對它的內部表現的訪問制。例如，像這樣，用戶可以執行如下的語句：[1] [2]

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