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2017年11月05日

《その106》 静的データメンバ，静的メンバ関数，演算子関数（p.473演習13-1）


　次のプログラムは、新版明解C++入門編 p.469 〜 p.472 にある日付に関するプログラムです。

静的データメンバ　static int dmax[];
静的メンバ関数　  static int days_of_month(int y, int m);
                  static bool leap_year(int year)

は、特定のオブジェクトではなくクラス全体に関わるデータ（各月の日数）または作業（各月の日数を調べる、閏年かどうかを調べる）です。
このようなデータや作業は、静的データメンバ・静的メンバ関数で実現するべきです。



------------------------------------------------
// Date.h
#ifndef ___Class_Date
#define ___Class_Date

#include <string>
#include <iostream>

class Date {
    int y;              // 西暦年
    int m;              // 月
    int d;              // 日
    static int dmax[];  // 各月の日数(静的ﾃﾞｰﾀﾒﾝﾊﾞ)
    static int days_of_month(int y, int m); // y年m月の日数(静的ﾒﾝﾊﾞ関数)

public:
    Date();                                 // ﾃﾞﾌｫﾙﾄｺﾝｽﾄﾗｸﾀ
    Date(int yy, int mm = 1, int dd = 1);   // ｺﾝｽﾄﾗｸﾀ

    static bool leap_year(int year) {       // 閏年なら true を返却(静的ﾒﾝﾊﾞ関数)
        return year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0;
    }

    int year()  const { return y; }         // 年を返却
    int month() const { return m; }         // 月を返却
    int day()   const { return d; }         // 日を返却
    bool leap_year() const {     // 閏年なら true を返却(非静的ﾒﾝﾊﾞ関数)
        return leap_year(y);
    }
    Date preceding_day() const;             // 前日の日付を返却
    Date following_day() const;             // 翌日の日付を返却
    int day_of_year() const;                // 年内の経過日数を返却
    int day_of_week() const;                // 曜日を返却

    std::string to_string() const;          // 文字列表現を返却
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& s, const Date& x);   // 挿入子の多重定義

#endif


// Date.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <ctime>
#include <sstream>
#include <iostream>
#include "Date.h"

using namespace std;

// 各月の日数(閏年でない年)
int Date::dmax[] = { 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };

// y年m月の日数
int Date::days_of_month(int y, int m) {
    return dmax[m - 1] + (leap_year(y) && m == 2);
}

// ﾃﾞﾌｫﾙﾄｺﾝｽﾄﾗｸﾀ(今日の日付で作成)
Date::Date() {
    time_t current = time(NULL);          // 現在の暦時刻を取得
    struct tm* local = localtime(&current);     // 要素別の時刻に変換

    y = local->tm_year + 1900;      // 年：tm_yearは西暦年-1900
    m = local->tm_mon + 1;          // 月：tm_monは0〜11
    d = local->tm_mday;
}

// ｺﾝｽﾄﾗｸﾀ(指定した年月日で作成)
Date::Date(int yy, int mm, int dd) {
    y = yy;
    m = mm;
    d = dd;
}

// 年内の経過日数
int Date::day_of_year() const {
    int days = d;
    for (int i = 1; i < m; i++)
        days += days_of_month(y, i);
    return days;
}

// 前日の日付
Date Date::preceding_day() const {
    Date temp = *this;

    if (temp.d > 1)
        temp.d--;
    else {
        if (--temp.m < 1) {
            temp.y--;
            temp.m = 12;
        }
        temp.d = days_of_month(temp.y, temp.m);
    }
    return temp;
}

// 翌日の日付
Date Date::following_day() const {
    Date temp = *this;

    if (temp.d < days_of_month(temp.y, temp.m))
        temp.d++;
    else {
        if (++temp.m > 12) {
            temp.y++;
            temp.m = 1;
        }
        temp.d = 1;
    }
    return temp;
}

// 曜日(日曜〜土曜が0〜6に対応)
int Date::day_of_week() const {
    int yy = y;
    int mm = m;
    if (mm == 1 || mm == 2) {
        yy--;
        mm += 12;
    }
    return (yy + yy / 4 - yy / 100 + yy / 400 + (13 * mm + 8) / 5 + d) % 7;
}

// 文字列表現を返却
string Date::to_string() const {
    ostringstream s;
    s << y << "年" << m << "月" << d << "日";
    return s.str();
}

// 挿入子の多重定義
ostream& operator<<(ostream& s, const Date& x) {
    return s << x.to_string();
}


// DateTest.cpp
#include <iostream>
#include "Date.h"
using namespace std;

int main() {
    Date today;     // 今日の日付

    cout << "今　日の日付：" << today << '\n';

    cout << "昨　日の日付：" << today.preceding_day() << '\n';
    cout << "一昨日の日付：" << today.preceding_day().preceding_day() << '\n';

    cout << "明　日の日付：" << today.following_day() << '\n';
    cout << "明後日の日付：" << today.following_day().following_day() << '\n';

    cout << "元旦から" << today.day_of_year() << "日経過しています。\n";

    cout << "今年は閏年"
         << (today.leap_year() ? "です。" : "ではありません。") << '\n';

    int y, m, d;

    cout << "西暦年："; cin >> y;

    cout << "その年は閏年"
         << (Date::leap_year(y) ? "です。" : "ではありません。") << '\n';
}
------------------------------------------------

c13_0002.png



新版明解C++入門編　p.473 演習13-1
　上記の日付クラス Date.h に対して、以下の演算子関数を追加した日付クラスを作成せよ。
　● 二つの日付が等しいかどうかを判定する等価演算子==
　● 二つの日付が等しくないかどうかを判定する等価演算子!=
　● 二つの日付の大小関係を判定する関係演算子>, >=, <, <=
　　　※ より新しい日付のほうを大きいと判定すること。
　● 二つの日付の減算を行う（何日離れているかを求める）減算演算子−
　　　※ 左オペランドから右オペランドを引くこと（日付差を正負の値で示す）。
　● 日付を翌日の日付に更新する前置および後置の増分演算子＋＋
　● 日付を前日の日付に更新する前置および後置の増分演算子−−
　● 日付を n 日進めた日付に更新する複合代入演算子＋＝
　● 日付を n 日戻した日付に更新する複合代入演算子−＝
　● 日付の n 日後の日付を求める加算演算子＋
　● 日付の n 日前の日付を求める減算演算子−

// Date.h
#ifndef ___Class_Date
#define ___Class_Date

#include <string>
#include <iostream>

class Date {
    int y;              // 西暦年
    int m;              // 月
    int d;              // 日
    static int dmax[];  // 各月の日数(静的ﾃﾞｰﾀﾒﾝﾊﾞ)

    static int days_of_month(int y, int m); // y年m月の日数(静的ﾒﾝﾊﾞ関数)
    static int day_of_year(int y, int m, int d);    // y年1月1日〜y年m月d日までの日数(静的ﾒﾝﾊﾞ関数)

public:
    Date();                                 // ﾃﾞﾌｫﾙﾄｺﾝｽﾄﾗｸﾀ
    Date(int yy, int mm = 1, int dd = 1);   // ｺﾝｽﾄﾗｸﾀ

    static bool leap_year(int year) {       // 閏年なら true を返却(静的ﾒﾝﾊﾞ関数)
        return year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0;
    }

    int year()  const { return y; }         // 年を返却
    int month() const { return m; }         // 月を返却
    int day()   const { return d; }         // 日を返却
    bool leap_year() const {     // 閏年なら true を返却(非静的ﾒﾝﾊﾞ関数)
        return leap_year(y);
    }
    Date preceding_day() const;             // 前日の日付を返却
    Date following_day() const;             // 翌日の日付を返却
    int day_of_year() const;                // 年内の経過日数を返却
    int day_of_week() const;                // 曜日を返却

    friend bool operator==(const Date& p, const Date& q);
    friend bool operator!=(const Date& p, const Date& q);
    friend bool operator <(const Date& p, const Date& q);
    friend bool operator<=(const Date& p, const Date& q);
    friend bool operator >(const Date& p, const Date& q);
    friend bool operator>=(const Date& p, const Date& q);

    friend int operator-(const Date& p, const Date& q);

    Date& operator++();
    Date operator++(int);
    Date& operator--();
    Date operator--(int);

    Date& operator+=(int n);
    Date& operator-=(int n);
    Date operator+(int n);
    Date operator-(int n);

    std::string to_string() const;
};

std::ostream& operator<<(std::ostream& s, const Date& x);

#endif

// Date.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <ctime>
#include <sstream>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include "Date.h"

using namespace std;

int Date::dmax[] = { 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };

int Date::days_of_month(int y, int m) {
    return dmax[m - 1] + (leap_year(y) && m == 2);
}

int Date::day_of_year(int y, int m, int d) {
    int days = d;
    for (int i = 1; i < m; i++)
        days += days_of_month(y, i);
    return days;
}

Date::Date() {
    time_t current = time(NULL);
    struct tm* local = localtime(&current);

    y = local->tm_year + 1900;
    m = local->tm_mon + 1;
    d = local->tm_mday;
}

Date::Date(int yy, int mm, int dd) {
    y = yy;
    m = mm;
    d = dd;
}

int Date::day_of_year() const {
    return day_of_year(y, m, d);
}

Date Date::preceding_day() const {
    Date temp = *this;

    if (temp.d > 1)
        temp.d--;
    else {
        if (--temp.m < 1) {
            temp.y--;
            temp.m = 12;
        }
        temp.d = days_of_month(temp.y, temp.m);
    }
    return temp;
}

Date Date::following_day() const {
    Date temp = *this;

    if (temp.d < days_of_month(temp.y, temp.m))
        temp.d++;
    else {
        if (++temp.m > 12) {
            temp.y++;
            temp.m = 1;
        }
        temp.d = 1;
    }
    return temp;
}

int Date::day_of_week() const {
    int yy = y;
    int mm = m;
    if (mm == 1 || mm == 2) {
        yy--;
        mm += 12;
    }
    return (yy + yy / 4 - yy / 100 + yy / 400 + (13 * mm + 8) / 5 + d) % 7;
}

bool operator== (const Date& p, const Date& q) {
    return p.y == q.y && p.m == q.m && p.d == q.d;
}
bool operator!=(const Date& p, const Date& q) {
    return !(p == q);
}
bool operator<(const Date& p, const Date& q) {
    if (p.y == q.y)
        return p.day_of_year() < q.day_of_year();
    else
        return  p.y < q.y;
}
bool operator<=(const Date& p, const Date& q) {
    return p < q || p == q;
}
bool operator>(const Date& p, const Date& q) {
    return !(p <= q);
}
bool operator>=(const Date& p, const Date& q) {
    return !(p < q);
}

int operator-(const Date& p, const Date& q) {
    int delta_d = p.day_of_year() - q.day_of_year();
    if (p.y > q.y) {
        for (int i = q.y; i < p.y; i++)
            delta_d += (365 + Date::leap_year(i));
    }
    if (p.y < q.y) {
        for (int i = p.y; i < q.y; i++)
            delta_d -= (365 + Date::leap_year(i));
    }
    return delta_d;
}

Date& Date::operator++() {
    *this = following_day();
    return *this;
}
Date  Date::operator++(int) {
    Date temp = *this;
    *this = following_day();
    return temp;
}
Date&  Date::operator--() {
    *this = preceding_day();
    return *this;
}
Date  Date::operator--(int) {
    Date temp = *this;
    *this = preceding_day();
    return temp;
}

Date& Date::operator+=(int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++)
        ++*this;
    return *this;
}
Date& Date::operator-=(int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++)
        --*this;
    return *this;
}
Date Date::operator+(int n) {
    Date temp = *this;
    for (int i = 0; i < n; i++)
        ++temp;
    return temp;
}
Date Date::operator-(int n) {
    Date temp = *this;
    for (int i = 0; i < n; i++)
        --temp;
    return temp;
}

string Date::to_string() const {
    ostringstream s;
    s << y << "年" << setw(2) <<  m << "月" << setw(2) << d << "日";
    return s.str();
}

ostream& operator<<(ostream& s, const Date& x) {
    return s << x.to_string();
}

// DateTest.cpp
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include "Date.h"
using namespace std;

int main()
{
    /*
    Date today;
    cout << "今　日の日付：" << today << '\n';
    cout << "昨　日の日付：" << today.preceding_day() << '\n';
    cout << "一昨日の日付：" << today.preceding_day().preceding_day() << '\n';
    cout << "明　日の日付：" << today.following_day() << '\n';
    cout << "明後日の日付：" << today.following_day().following_day() << '\n';
    cout << "元旦から" << today.day_of_year() << "日経過しています。\n";
    cout << "今年は閏年"
         << (today.leap_year() ? "です。" : "ではありません。") << '\n';
    int y, m, d;
    cout << "西暦年："; cin >> y;
    cout << "その年は閏年"
         << (Date::leap_year(y) ? "です。" : "ではありません。") << '\n';
    */

    Date d0; cout << "d0 … " << d0 << '\n';
    Date d1(2017, 11, 5); cout << "d1 … " << d1 << '\n';
    Date d2(2016, 11, 4); cout << "d2 … " << d2 << '\n';
    Date d3(2016, 11, 6); cout << "d3 … " << d3 << '\n';
    Date d4(2017, 11, 5); cout << "d4 … " << d4 << '\n';
    Date d5(2015, 11, 4); cout << "d5 … " << d5 << '\n';
    Date d6(2015, 11, 6); cout << "d6 … " << d6 << '\n';
    
    cout << boolalpha;
    cout << "d0 == d1 … " << (d0 == d1) << '\n';
    cout << "d0 != d1 … " << (d0 != d1) << '\n';
    cout << "d0 == d2 … " << (d0 == d2) << '\n';
    cout << "d0 != d2 … " << (d0 != d2) << '\n';
    cout << "d0  < d1 … " << (d0 <  d1) << '\n';
    cout << "d0 <= d1 … " << (d0 <= d1) << '\n';
    cout << "d0  > d1 … " << (d0 >  d1) << '\n';
    cout << "d0 >= d1 … " << (d0 >= d1) << '\n';
    cout << "d0  < d2 … " << (d0 <  d2) << '\n';
    cout << "d0 <= d2 … " << (d0 <= d2) << '\n';
    cout << "d0  > d2 … " << (d0 >  d2) << '\n';
    cout << "d0 >= d2 … " << (d0 >= d2) << '\n';
    cout << "d1 - d2  … " << setw(4) << (d1 - d2) << '\n';
    cout << "d2 - d1  … " << setw(4) << (d2 - d1) << '\n';
    cout << "d1 - d3  … " << setw(4) << (d1 - d3) << '\n';
    cout << "d3 - d1  … " << setw(4) << (d3 - d1) << '\n';
    cout << "d1 - d5  … " << setw(4) << (d1 - d5) << '\n';
    cout << "d5 - d1  … " << setw(4) << (d5 - d1) << '\n';
    cout << "d1 - d6  … " << setw(4) << (d1 - d6) << '\n';
    cout << "d6 - d1  … " << setw(4) << (d6 - d1) << '\n';
    cout << "++d5     … " << ++d5 << '\n';
    cout << "d5       … " << d5 << '\n';
    cout << "d6++     … " << d6++ << '\n';
    cout << "d6       … " << d6 << '\n';
    cout << "--d5     … " << --d5 << '\n';
    cout << "d5       … " << d5 << '\n';
    cout << "d6--     … " << d6-- << '\n';
    cout << "d6       … " << d6 << '\n';
    cout << "d5 += 60 … " << (d5 += 60) << '\n';
    cout << "d5       … " << d5 << '\n';
    cout << "d5 -= 60 … " << (d5 -= 60) << '\n';
    cout << "d5       … " << d5 << '\n';
    cout << "d5 + 60  … " << (d5 + 60) << '\n';
    cout << "d5       … " << d5 << '\n';
    cout << "d5 - 60  … " << (d5 - 60) << '\n';
    cout << "d5       … " << d5 << '\n';
}

c13_01.png


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