5.5. Определение номера дня в году
Проблема
Требуется определить номер дня в году. Например, 1 января — это первый день в году, 5 февраля это 36-й день в году, и так далее. Но так как некоторые годы — високосные, то после 28 февраля указанный день может иметь не такой же номер, как и в другие годы.
Решение
Решение этой проблемы требует одновременного решения сразу нескольких проблем. Во-первых, требуется знать, сколько дней в каждом месяце, что в свою очередь требует определить, является ли год високосным. Пример 5.9 содержит процедуры, выполняющие эти вычисления.
Пример 5.9. Процедуры, определяющие номер дня в году
#include <iostream>
using namespace std;
enum MonthEnum {
jan = 0, feb = 1, mar = 2, apr = 3, may = 4, jun = 5,
jul = 6, aug = 7, sep = 8, oct = 9, nov = 10, dec = 11
};
bool isLeapYear(int y) {
return (y % 4 == 0) && ((y % 100 != 0) || (y % 400 == 0));
}
const int arrayDaysInMonth[] = {
31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
};
int n;
int arrayFirstOfMonth[] = {
n = 0,
n += arrayDaysInMonth[jan],
n += arrayDaysInMonth[feb],
n += arrayDaysInMonth[mar],
n += arrayDaysInMonth[apr],
n += arrayDaysInMonth[may],
n += arrayDaysInMonth[jun],
n += arrayDaysInMonth[jul],
n += arrayDaysInMonth[aug],
n += arrayDaysInMonth[sep],
n += arrayDaysInMonth[::oct],
n += arrayDaysInMonth[nov]
};
int daysInMonth(MonthEnum month, int year) {
if (month == feb) {
return isLeapYear(year) ? 29 : 28;
} else {
return arrayDaysInMonth[month];
}
}
int firstOfMonth(MonthEnum month, int year) {
return arrayFirstOfMonth[month] + isLeapYear(year);
}
int dayOfYear(MonthEnum month, int monthDay, int year) {
return firstOfMonth(month, year) + monthDay - 1;
}
int main() {
cout << "1 июля 1971 г. был " << dayOfYear(jul, 1, 1971);
cout << днем года" << endl;
}
Программа из примера 5.9 выводит следующее.
1 июля 1971 г. был 181 днем года
Обсуждение
Код примера 5.9 довольно прост, но содержит набор полезных функций для работы с датами в високосных годах. Обратите внимание, что я отбросил подход, который я называю «задокументируй и молись», использованный в предыдущих рецептах. Под этим я подразумеваю, что месяцы больше не представляются индексами, вместо которых используются перечисления. Это значительно снижает вероятность программистской ошибки при передаче месяца в функцию в качестве ее аргумента.
Вычисление високосного года, показанное в примере 5.9, выполняется в соответствии с современным григорианским календарем. Каждый четвертый год — високосный, за исключением каждого сотого, если он не делится на 400 (т.е. 1896 год был високосным, 1900 не был, 2000 был, 2004 был, 2100 год не будет).
5.6. Определение ограниченных типов значений
Проблема
Требуются самопроверяющиеся типы числовых данных, представляющие числа в ограниченном диапазоне допустимых значений, гаком как часы в сутках или минуты в часе.
Решение
При работе с датами и временем часто возникает необходимость ограничить целые значения диапазоном допустимых значений (т.е для секунд в минуте — от 0 до 59, для часов в сутках от 0 до 23, для дней в году — от 0 до 365). Вместо того чтобы каждый раз проверять эти значения при их передаче в функцию, предпочтительной является их автоматическая проверка с помощью перегруженного оператора присвоения. Так как имеется очень большое количество таких типов, следует реализовать один тип, который сможет работать с подобной проверкой для различных числовых диапазонов. Пример 5.10 представляет реализацию шаблона класса ConstrаinedValue, который облегчает задание диапазона целых чисел и определение других ограниченных типов.
Пример 5.10. constrained_value.hpp
#ifndef CONSTRAINED_VALUE_HPP
#define CONSTRAINED_VALUE_HPP
#include <cstdlib>
#include <iostream>
using namespace std;
template<class Policy_T>
struct ConstrainedValue {
public:
// открытые typedef
typedef typename Policy_T policy_type;
typedef typename Policy_T::value_type value_type;
typedef ConstrainedValue self;
// конструктор по умолчанию
ConstrainedValue() : m(Policy_T::default_value) {}
ConstrainedValue(const self& x) : m(x.m) {}
ConstrainedValue(const value_type& x) { Policy_T::assign(m, x); }
operator value_type() const { return m; }
// использует функцию присвоения, определенную политикой
void assign(const value_type& x) {
Policy_T::assign(m, x);
}
// операции присвоения
self& operator=(const value_type& x) { assign(x); return *this; }
self& operator+=(const value_type& x) { assign(m + x) return *this; }
self& operator-=(const value_type& x) { assign(m - x) return *this; }
self& operator*=(const value_type& x) { assign(m * x); return *this; }
self& operator/=(const value_type& x) { assign(m / x); return *this; }
self& operator%=(const value_type& x) { assign(m % x); return *this; }
self& operator>>=(int x) { assign(m >> x); return *this; }
self& operator<<=(int x) { assign(m << x); return *this; }
// унарные операторы
self operator-() { return self(-m); }
self operator+() { return self(-m); }
self operator!() { return self(!m); }
self operator~() { return self(~m); }
// бинарные операторы
friend self operator+(self x, const value_type& y) { return x += y; }
friend self operator-(self x, const value_type& y) { return x -= y; }
friend self operator*(self x, const value_type& y) { return x *= y; }
friend self operator/{self x, const value_type& y) { return x /= y; }
friend self operator%(self x, const value_type& y) { return x %= y; }
friend self operator+(const value_type& y, self x) { return x += y; }
friend self operator-(const value_type& y, self x) { return x -= y; }
friend self operator*(const value_type& y, self x) { return x *= y; }
friend self operator/(const value_type& y, self x) { return x /= y; }
friend self operator%(const value_type& y, self x) { return x %= y; }
friend self operator>>(self x, int y) { return x >>= y; }
friend self operator<<(self x, int y) { return x <<= y; }
// потоковые операторы
friend ostream& operator<<(ostream& o, self x) { о << x.m; return o; }
friend istream& operator>>(istream& i, self x) {
value_type tmp; i >> tmp; x.assign(tmp); return i;
}
// операторы сравнения
friend bool operator<(const self& x, const self& y) { return x.m < y.m; }
friend bool operator>(const self& x, const self& y) { return x.m > y.m; }
friend bool operator<=(const self& x, const self& y) { return x.m <= y.m; }
friend bool operator>=(const self& x, const self& y) { return x.m >= y.m; }
friend bool operator==(const self& x, const self& y) { return x.m == y.m; }
friend bool operator!=(const self& x, const self& y) { return x.m != y.m; }
private:
value_type m;
};
template<int Min_N, int Max_N>
struct RangedIntPolicy {
typedef int value_type;
const static value_type default_value = Min_N;
static void assign(value_type& lvalue, const value_type& rvalue) {
if ((rvalue < Min_N) || (rvalue > Max_N) {
throw range_error("out of valid range");
}
lvalue = rvalue;
}
};
#endif
Программа в примере 5.11 показывает, как использовать тип ConstrainedValue.
Пример 5.11. Использование constrained_value.hpp
#include "constrained_value.hpp"
typedef ConstrainedValue< RangedIntPolicy<1582, 4000> > GregYear;
typedef ConstrainedValue< RangedIntPolicy<1, 12> > GregMonth;
typedef ConstrainedValue< RangedIntPolicy<1, 31> > GregDayOfMonth;
using namespace std;
void gregOutputDate(GregDayOfMonth d, GregMonth m, GregYear y) {
cout << m << "/" << d << "/" << y << endl;
}
int main() {
try {
gregOutputDate(14, 7, 2005);
} catch(...) {
cerr << "Оп, не должны сюда попасть << endl;
}
try {
gregOutputDate(1, 5, 1148);
cerr << "Оп, не должны сюда попасть" << endl;
} catch(...) {
cerr << "Уверены, что надо использовать григорианский календарь?" << endl;
}
}
Вывод программы из примера 5.11 имеет вид:
7/14/2005
Уверены, что надо использовать григорианский календарь?
Обсуждение
Ограниченные типы значений обычно используются при работе с датами и временем, так как многие значения, связанные с датами/временем, — это целые числа, которые должны находиться в определенных диапазонах (например, месяц должен быть в интервале [0,11], а день месяца должен быть в интервале [0,30]). Проверять вручную параметр каждой функции на допустимый диапазон очень долго и чревато ошибками. Просто представьте, что требуется внести глобальное изменение в то, как программа, содержащая миллион строк кода, обрабатывает ошибки диапазона дат!
