第三章：初阶试炼（二）---类和对象（中）

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目录

前言🌈

1. 类的6个默认成员函数🌤️

2. 构造函数⛅️

2.1 语法定义

2.2 特性

3. 析构函数🌥️

3.1 概念

3.2 特性

4. 拷贝构造函数☁️

4.1 概念

4.2 特性

5. 赋值运算符重载🌦️

5.1 运算符重载

5.2 赋值运算符重载

5.3 前置++和后置++重载

6. 日期类的实现🌩️

6.1 Date.h

6.2 Date.cpp

6.3 test.cpp

7. const成员函数🌧️

8. 取地址及const取地址操作符重载⛈️

后语☀️

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前言🌈

友友们，我们又见面啦！今天分享的是很重要的知识，需要的请加紧码住收藏哦！下面开始今天的类与对象（中）！

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1. 类的6个默认成员函数🌤️

如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。

空类中真的什么都没有吗？并不是，任何类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数。

默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。

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2. 构造函数⛅️

2.1 语法定义

构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同,创建类类型对象时由编译器自动调用，以保证每个数据成员都有 一个合适的初始值，并且在对象整个生命周期内只调用一次。

下面我们举例说明：

1. 显示实现

#include<iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	//显示实现全缺省的构造函数---更加方便
	Date(int year = 2024, int month = 2, int day = 7) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;//不传参
	d1.Print();

	Date d2(2024,2,9);//传参
	d2.Print();
	return 0;
}

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2. 自动调用

#include<iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	void Print()
	{
		cout << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;
	}
private:
    //给缺省值
	int _year=2024;
	int _month=1;
	int _day=1;
};
int main()
{
	Date d1;//不传参
    //注意：如果通过无参构造函数创建对象时，对象后面不用跟括号，否则就成了函数声明
	d1.Print();
	return 0;
}

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2.2 特性

构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数虽然名称叫构造，但是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象，而是初始化对象。

其特征如下：

1. 函数名与类名相同。

2. 无返回值。

3. 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。

4. 构造函数可以重载。

5. 如果类中没有显式定义构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，一旦用户显式定义编译器将不再生成。

6. 默认生成的构造函数不会对内置类型做处理，只会调用自定义类型的默认构造函数进行初始化。

注意⚠️

C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语言提供的数据类

型，如：int/char...，自定义类型就是我们使用class/struct/union等自己定义的类型。

C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在

类中声明时可以给默认值。（之前的演示中我们写了）

7. 无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。注意：无参构造函数（1）、全缺省构造函数（2）、我们没写编译器默认生成的构造函数（3），都可以认为是默认构造函数。

三者只能出现一个，2，3和1 是互斥的；2，3也不能同时存在，因为无参的时候会出现歧义（不知道调用哪个）

我们这里推荐写全缺省构造函数（方便+万全）

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3. 析构函数🌥️

3.1 概念

析构函数：与构造函数功能相反，析构函数不是完成对对象本身的销毁，局部对象销毁工作是由编译器完成的。而对象在销毁时会自动调用析构函数，完成对象中资源的清理工作。

栈桢的销毁和开辟不归我们管，我们只管堆上的空间的开辟和销毁，而析构函数主要运用于自动调用销毁堆上的空间

析构函数不像构造函数一样每个类都需要，更多的是像栈这样在堆上动态开辟空间的类需要

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3.2 特性

析构函数是特殊的成员函数，其特征如下：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。

2. 无参数无返回值类型。

3. 一个类只能有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。

 默认生成的析构函数不会对内置类型做处理，只会调用自定义类型的默认析构函数进行销毁。

注意：析构函数不能重载。

4. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数。

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;

typedef int DataType;
class stack {
public:
	stack(size_t capacity = 4) {
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		assert(_a);
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	void push(DataType x) {
		//...
		_a[_size] = x;
		_size++;
	}
	bool Empty() {
		return _size == 0;
	}
	DataType top() {
		return _a[_size - 1];
	}
	void pop() {
		_size--;
	}
	~stack(){
		cout << "~stack()" << endl;
		if (_a)
		{
			free(_a);
			_a = nullptr;
		}
		_size = _capacity = 0;
	}
private:
	int* _a;
	int _capacity;
	int _size;
};
int main() {
	stack st;
	st.push(1);
	st.push(2);
	st.push(3);
	return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;

class Time
{
public:
	~Time()
	{
		cout << "~Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date
{
private:
	// 基本类型(内置类型)
	int _year = 1970;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d; 
	return 0;
}

前三个是 内置类型成员，销毁时不需要资源清理， 最后系统直接将其内存回收即可； 而_t是Time 类对象 ，所以需要 生成Date的默认析构函数去调用Time的显示实现的析构函数 来实现销毁。

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析构函数调用的顺序：

局部变量（先定义后析构）--->局部静态--->全局对象（先定义后析构）

4. 拷贝构造函数☁️

4.1 概念

拷贝构造函数：只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。

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4.2 特性

拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：

1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。

2. 拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用。

class Date
{
public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
 // Date(const Date& d)   // 正确写法
    Date(const Date d)   // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归
 {
 _year = d._year;
 _month = d._month;
 _day = d._day;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
int main()
{
 Date d1;
 Date d2(d1);
 return 0;
}

C++规定：传值传参的过程要调用拷贝构造

调用拷贝构造，需要先传参数，但是是传值传参，会形成一个新的拷贝构造，所以拷贝构造用传值传参会造成无穷递归

而&传参就不一样了，不会产生拷贝因为d就是d1的别名就是本身

加const可以避免赋值方向错误

3. 若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数对象按内存存储按字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。

注意：在编译器生成的默认拷贝构造函数中，内置类型是按照字节方式直接拷贝的，而自定义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的。

1. 内置类型

#include<iostream>
using namespace std;
//内置类型
class Date {
private:
	int _year=2024;
	int _month=2;
	int _day=8;
};
int main() {
	Date d1;
	Date d2(d1);
	return 0;
}

2. 自定义类型​​​​​​​

#include<iostream>
using namespace std;
//自定义类型
class Time {
public:
	Time(int hour = 20, int minute = 2, int second = 8) {
		_hour = hour;
		_minute = minute;
		_second = second;
	}
	Time(const Time& d) {
		_hour = d._hour;
		_minute = d._minute;
		_second = d._second;
		cout << "Time(const Time& d)" << endl;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date {
public:
	
private:
	Time _t;
};
int main() {
	Date d1;
	Date d2(d1);
	return 0;
}

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4. 动态开辟空间的像栈之类的需要深拷贝，不能是浅拷贝否则报错。

注意：类中如果没有涉及资源申请时，拷贝构造函数是否写都可以；一旦涉及到资源申请

时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;

typedef int DataType;
class stack {
public:
	stack(size_t capacity = 4) {
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		assert(_a);
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	void push(DataType x) {
		//...
		_a[_size] = x;
		_size++;
	}
	bool Empty() {
		return _size == 0;
	}
	DataType top() {
		return _a[_size - 1];
	}
	void pop() {
		_size--;
	}
	~stack(){
		cout << "~stack()" << endl;
		if (_a)
		{
			free(_a);
			_a = nullptr;
		}
		_size = _capacity = 0;
	}
private:
	int* _a;
	int _capacity;
	int _size;
};
int main() {
	stack st1;
	st1.push(1);
	st1.push(2);
	st1.push(3);
	stack st2(st1);
	return 0;
}

指针浅拷贝--->2个都指向同一块空间，生命周期结束时，调用～stack（）释放st2指针所指空间，指针置为nullptr；但是，st2所指空间释放不影响st1指针的所指空间仍为已经释放的空间，导致st1变成野指针，此时再次调用析构函数但是同一块空间不能释放2次---有些时候默认拷贝函数（值拷贝）会导致程序出错--->运行崩溃

解决方法：

1. 开辟一个样大的空间
2. 拷贝数据

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;

typedef int DataType;
class stack {
public:
	stack(size_t capacity = 4) {
		DataType* _a = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		assert(_a);
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	stack(const stack& st) {
		DataType* tmp = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * st._capacity);
		assert(tmp);
		memcpy(tmp, _a, sizeof(DataType) * st._size);
		_a = tmp;
		_size = st._size;
		_capacity = st._capacity;
	}
	void push(DataType x) {
		//...
		_a[_size] = x;
		_size++;
	}
	bool Empty() {
		return _size == 0;
	}
	DataType top() {
		return _a[_size - 1];
	}
	void pop() {
		_size--;
	}
	~stack(){
		cout << "~stack()" << endl;
		if (_a)
		{
			free(_a);
			_a = nullptr;
		}
		_size = _capacity = 0;
	}
private:
	int* _a;
	int _capacity;
	int _size;
};
int main() {
	stack st1;
	stack st2(st1);
	return 0;
}

5. 拷贝构造函数典型调用场景：

使用已存在对象创建新对象

函数参数类型为类类型对象

函数返回值类型为类类型对象

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class Date{
public:
Date(int year, int minute, int day)
{
	cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;
}
Date(const Date& d)
{
	cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;
}
~Date()
{
	cout << "~Date():" << this << endl;
}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
Date Test(Date d)
{
	Date temp(d);
	return temp;
}
int main()
{
	Date d1(2022, 1, 13);
	Test(d1);
	return 0;
}

为了提高程序效率，一般对象传参时，尽量使用引用类型，返回时根据实际场景，能用引用尽量使用引用。

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5. 赋值运算符重载🌦️

5.1 运算符重载

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。

函数名字为：关键字operator后面接需要重载的运算符符号。

函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表)

注意：

1. 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@ 

2. 重载操作符必须有一个类类型参数（自定义）

3. 用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不 能改变其含义

4. 作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this

​​​​​​​注意：

参数顺序一一对应（相减的时候顺序很重要）

#include<iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	Date(int year = 2024, int month = 2, int day = 8) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	bool operator==(const Date& y) {
		return _year == y._year
			&& _month == y._month
			&& _day == y._day;
	}
	bool operator<(const Date& y) {
		if (_year < y._year) {
			return true;
		}
		else if (_year == y._year) {
			if (_month < y._month)
				return true;
			else if (_month == y._month)
				return _day < y._day;
		}
		return false;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main() {
	Date d1(2024,2,1);
	Date d2(2024, 2, 3);
	cout << (d1 == d2) << endl;
	cout << (d1 < d2) << endl;
	return 0;
}

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5.2 赋值运算符重载

1. 赋值运算符重载格式

参数类型：const T&，传递引用可以提高传参效率

返回值类型：T&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值

检测是否自己给自己赋值

返回*this ：要符合连续赋值的含义

#include<iostream>
using namespace std;
class Date {
public:
	Date(int year = 2024, int month = 2, int day = 8) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	Date& operator=(const Date& d)
	{
		if (this != &d)//防止自己给自己赋值
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}

		return *this;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main() {
	Date d1(2024, 2, 1);
	Date d2;
	d2 = d1;//赋值操作
	return 0;
}

2. 赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数

全局写一个，类里面没写，编译器自动生成一个，那到底调用哪一个？---产生歧义

3. 用户没有显式实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。注意：内置类型成员变量是直接赋值的，而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符重载完成赋值

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class Time
{
public:
	Time()
	{
		_hour = 1;
		_minute = 1;
		_second = 1;
	}
	Time& operator=(const Time& t)
	{
		if (this != &t)
		{
			_hour = t._hour;
			_minute = t._minute;
			_second = t._second;
		}
		return *this;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date
{
private:
	// 基本类型(内置类型)
	int _year = 2024;
	int _month = 2;
	int _day = 9;
	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d1;
	Date d2;
	d1 = d2;
	return 0;
}

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如果类中未涉及到资源管理，赋值运算符是否实现都可以；一旦涉及到资源管理则必

须要实现。

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5.3 前置++和后置++重载

class Date
{
public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
 // 前置++：返回+1之后的结果
 // 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率
 Date& ++operator ()
 {
 _day += 1;
 return *this;
 }
 // 后置++：
 // 前置++和后置++都是一元运算符，为了让前置++与后置++形成能正确重载
 // C++规定：后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器
 //自动传递
 // 注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，故需在实现时需要先将this保存
 //一份，然后给this+1
 //而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
 Date operator++(int)
 {
 Date temp(*this);
 _day += 1;
 return temp;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};

int main()
{
 Date d;
 Date d1(2022, 1, 13);
 d = d1++;    // d: 2022,1,13   d1:2022,1,14
 d = ++d1;    // d: 2022,1,15   d1:2022,1,15
 return 0;
}

---

6. 日期类的实现🌩️

6.1 Date.h

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class Date {
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);
	//获取天数
	int GetDate(int year, int month) {
		assert(month > 0 && month < 13);
		static int a[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
		//闰年判断
		if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)) {
			return 29;
		}
		return a[month];
	}
	//日期比较
	bool operator==(const Date& d);
	bool operator<(const Date& d);
	bool operator>(const Date& d);
	bool operator>=(const Date& d);
	bool operator!=(const Date& d);
	bool operator<=(const Date& d);
	// 日期+=天数
	Date& operator+=(int day);//本身要改变--->&返回
	// 日期+天数
	Date operator+(int day);//本身不需要改变--->值返回
	// 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--();
	// 日期-日期 返回天数
	int operator-(const Date& d);
	//日期合法检查
	bool CheckDate();

	void Print() {
		cout << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

---

6.2 Date.cpp

#include"Date.h"
Date::Date(int year , int month , int day ) {
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
	if (!CheckDate()) {
		cout << "日期不合法" << endl;
	}
}

//日期比较
bool Date::operator==(const Date& d) {
	return _year == d._year
		&& _month == d._month
		&& _day == d._day;
}
bool Date::operator<(const Date& d) {
	if (_year < d._year) {
		return true;
	}
	else if (_year == d._year) {
		if (_month < d._month) {
			return true;
		}
		else if (_month == d._month) {
			return _day < d._day;
		}
	}
	return false;
}
//不用拷贝代码修改实现了，直接利用this指针和运算符重载实现
bool Date::operator>(const Date& d) {
	return !(*this <= d);
}
bool Date::operator>=(const Date& d) {
	return !(*this < d);
}
bool Date::operator<=(const Date& d) {
	return *this <d || *this ==d;
}
bool Date::operator!=(const Date& d) {
	return !(*this == d);
}
// 日期+=天数
Date& Date::operator+=(int day) {
	_day += day;
	while (_day > GetDate(_year, _month)) {
		_day -= GetDate(_year, _month);
		_month++;
		if (_month == 13) {
			_year++;
			_month = 1;
		}
	}
	return *this;
}
// 日期+天数
Date Date::operator+(int day) {
	//用拷贝构造和运算符重载 += 来实现+
	Date tmp = *this;//拷贝构造(已存在的初始化一个新的对象）
	tmp += day;//运算符重载 += 来实现
	return tmp;//tmp是临时对象，出了作用域就销毁了--->不能用 & 返回类型
	//只能Date（值返回），产生临时拷贝返回
}
// 日期-天数
Date Date::operator-(int day) {
	Date tmp = *this;
	tmp -= day;
	return tmp;
}
// 日期-=天数
Date& Date::operator-=(int day) {
	_day -= day;
	while (_day < 1) {
		_month--;
		if (_month == 0) {
			_year--;
			_month = 12;
		}
		_day += GetDate(_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;
}
// 日期-日期 返回天数
int Date::operator-(const Date& d) {
	//假设法
	int flag = 1;
	int count = 0;
	Date max = *this;
	Date min = d;
	if (*this < d) {
		flag = -1;
		max = d;//赋值运算符
		min = *this;
	}
	//复用之前的成员函数
	while (max != min) {
		++min;//运算符重载++
		count++;//计数
	}
	return flag * count;
}
//日期合法检查
bool Date::CheckDate() {
	if (_year <= 0 || _month < 1 || _month>12
		|| _day<1 || _day>GetDate(_year, _month))
		return false;
	else
		return true;

}

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6.3 test.cpp

#include"Date.h"
int main() {
	Date d1(2024, 3, 1);
	Date d2 = d1 + 40;
	Date d3(2024, 3, 6);
	d3 -= 20;
	cout << (d1 <= d3) << endl;
	d1.Print();
	d2.Print();
	d3.Print();
	Date d4(2025, 3, 18);
	Date d5(2020, 4, 5);
	cout << d5 - d4 << endl;
	return 0;
}

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7. const成员函数🌧️

将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

请思考下面的几个问题：

1. const对象可以调用非const成员函数吗？不可以，权限的放大

2. 非const对象可以调用const成员函数吗？可以，权限的缩小

3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？不可以，权限的放大

4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？可以，权限的缩小

总结：

成员函数，如果是一个只对成员变量进行读访问的函数，建议在后面加const--->const和非const对象都可以调用

成员函数，如果是一个只对成员变量进行读+写访问的函数，不能在后面加const--->否则不能修改变量

权限放大版允许，权限缩小允许；指针和引用赋值才存在权限放大

8. 取地址及const取地址操作符重载⛈️

这两个默认成员函数一般不用重新定义 ，编译器默认会生成。

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

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后语☀️

到这里，中篇也结束了。下次我们分享下篇，请大家多多期待！

本次的分享到这里就结束了！！！

PS：小江目前只是个新手小白。欢迎大家在评论区讨论哦！有问题也可以讨论的！期待大家的互动！！！

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