С++: шаблон класса, использующего шаблоны функций :)
Развёрнутый листинг с комментариями показывает, в общем, довольно классический для шаблонизации классов пример -
шаблон класса Array одномерного динамического массива. Разумеется, пример мог бы содержать больше кода, но тогда он стал бы ещё объёмней.
Весь код для простоты помещён в один файл, пригодный для вставки в пустой (консольный) проект Visual Studio или QT.
Имеет смысл обратить внимание на следующие моменты:
- реализация базовых алгоритмов в виде шаблонов функций;
- учёт const и не-const индексации массива [];
- переопределение операторов равенства и присваивания;
- работа "по цепочке" операторов присваивания, ввода/вывода и т.п.;
- вспомогательный класс-шаблон для вывода массива в поток вместе с именем;
- синонимы типа для краткой записи;
- вывод массива классов в поток (файл).
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <cassert>
using namespace std;
//////////////////Шаблоны функций
/*
максимум из двух значений одного типа
Требование к типу T: должна быть определена операция <
bool operator < (const T &x, const T &y) { ... }
*/
template <class T>
inline const T& Max(const T &x, const T &y) {
return x < y ? y : x;
}
/*
минимум из двух значений одного типа
Требование к типу T: аналогично Max
*/
template <class T>
inline const T& Min(const T &x, const T &y) {
return x < y ? x : y;
}
/*
копирование массивов равного размера из элементов одинакового типа
Аргументы:
указатель x на первый элемент результирующего массива,
указатель y на константный объект - адрес первого элемента исходного массива,
count - число элементов в массивах.
Требование к типу T: операция присваивания должна быть корректно определена
*/
template <class T>
void Copy(T *x, const T *y, unsigned count) {
while (count--) *x++ = *y++;
}
/*
сравнение массивов равного размера из элементов одинакового типа
Требование к типу T: должна быть определена операция !=
bool operator != (const T &x, const T &y) { ... }
*/
template <class T>
bool Compare(const T *x, const T *y, unsigned count) {
while (count--) if (*x++ != *y++) return false;
return true;
}
/*
ввод массива из потока
Аргументы:
указатель x на первый элемент массива,
count - число элементов в массиве,
ссылка на поток ввода stream (по умолчанию стандартный поток ввода cin).
Требование к типу T: должна быть определена операция ввода из потока >>
istream& operator >> (istream &stream, T &x) { ... }
*/
template <class T>
void Read(T *x, unsigned count, istream &stream = cin) {
while (count--) stream >> *x++;
}
/*
вывод массива в поток
Аргументы:
указатель x на константый объект - адрес первого элемента массива,
count - число элементов в массиве,
ссылка поток вывода stream (по умолчанию стандартный поток вывода cout),
указатель delim на константую строку, которая выводится после каждого элемента массива (по умолчанию " ").
Требование к типу T: должна быть определена операция вывода в поток <<
ostream& operator << (ostream &stream, const T &x) { ... }
*/
template <class T>
void Write(const T *x, unsigned count, ostream &stream = cout, const char *delim = " ") {
while (count--) stream << *x++ << delim;
}
//////////////////Шаблон класса динамического массива
template <class T>
class Array {
private:
unsigned FCount; // число элементов
T* FData; // указатель на первый элемент массива (если FCount > 0)
public:
// Создание массива из count элементов, по умолчанию 0
Array(unsigned count = 0) : FCount(0) { // инициализируем элемент FCount конструктором копирования
Resize(count, false);
}
// Создание массива из count элементов, которые инициализируются
// count элементами, на которые указывает data.
Array(unsigned count, const T *data) : FCount(0) {
Assign(count, data);
}
// Конструктор копирования
Array(const Array& array) : FCount(0) {
Assign(array.FCount, array.FData);
}
// Деструктор (освобождает память).
~Array() {
Clear();
}
// Возвращает размер массива
unsigned Count() const { return FCount; }
// Задает размер массива
void Count(unsigned count) { Resize(count); }
// Устанавливает размер массива в count и копирует в него count элементов
// data[0], data[1], ..., data[count - 1].
void Assign(unsigned count, const T *data);
// Устанавливает размер массива. Старые элементы (сколько влезут в новый размер)
// по умолчанию остаются (параметр store = true), либо теряются (store = false).
void Resize(unsigned count, bool store = true);
// Удаление всех элементов.
void Clear() {
Count(0);
}
// Операция присваивания. Устанавливается такой же размер и копируются данные из array.
Array& operator = (const Array& array) {
if (this != &array) // Если не самоприсваивание (Array<T> a; a = a;), то
Assign(array.FCount, array.FData); //выполняем присваивание
//Возвращаем ссылку на левый аргумент операции присваивания, чтобы позволить, например,
//дальнейшее присваивание (Array<T> a, b, c; a = b = c;)
return *this;
}
// Операция индексации (для константного массива)
const T& operator [] (unsigned index) const {
assert(index < FCount); // проверка корректности индекса
return FData[index]; // и возврат константной ссылки на элемент
}
// Операция индексации (для неконстантного массива)
T& operator [] (unsigned index) {
assert(index < FCount); // проверка корректности индекса
return FData[index]; // и возврат ссылки на элемент
}
// Операция вывода в поток
friend ostream & operator << (ostream &stream, const Array& array) {
Write(array.FData, array.FCount, stream); // Вывод в поток и
return stream; // возврат ссылки на поток, чтобы позволить последующий вывод (нап: cout << a << b).
}
// Операция ввода из потока
friend istream & operator >> (istream &stream, Array& array) {
Read(array.FData, array.FCount, stream); // Ввод из потока и
return stream; // возврат ссылки на поток, чтобы позволить последующий ввод (нап: cin >> a >> b).
}
// Операция равенства
friend bool operator == (const Array& x, const Array& y) {
if (&x != &y) { // Если массивы являются различными объектами, то выполняем сравнение
if (x.FCount == y.FCount) // Если число элементов одинаково,
return Compare(x.FData, y.FData, x.FCount); // то выполняем поэлементное сравнение
else return false; // Иначе, массивы не равны
}
return true; // Иначе возвращаем истину (т. к. любой массив сам себе равен)
}
friend bool operator !=(const Array& x, const Array& y) { // Операция неравенства
return !(x == y);
}
};
//////////////////Определения не-встраиваемых функций класса-шаблона
template <class T>
void Array<T>::Assign(unsigned count, const T *data) {
Resize(count, false); //устанавливаем размер, без сохранения элементов
Copy (FData, data, FCount); //и копируем данные
}
template <class T>
void Array<T>::Resize(unsigned count, bool store) {
if (FCount != count) { // Если число элементов изменяется.
if (count) { // Если новое число элементов не нулевое, то распределяем память;
T *p = new T[count]; // Создаем динамический массив из count элементов,
if (store) // и копируем туда старые элементы (сколько влезет), если требуется
Copy(p, FData, Min(FCount, count));
if (FCount) delete[] FData; // Уничтожаем старый массив, если он не пуст.
FData = p; // Сохраняем в классе адрес первого элемента нового массива.
}
else delete[] FData; // иначе освобождаем память.
FCount = count; // Сохраняем новое число элементов в классе.
}
}
//////////////////Вспомогательный класс для вывода массива в поток
template <class T>
class Wr {
const char *Name; // имя массива
const Array<T> &Arr; // ссылка на массив
public:
Wr(const char *n, const Array<T> &a) : Name(n), Arr(a) { }
friend ostream& operator <<(ostream &s, const Wr<T> &w) {
// Выводим имя массива, знак равенства, элементы и конец строки.
s << w.Name << " = " << w.Arr << endl; return s;
}
};
//////////////////Демо-программа
typedef int Type; // Тип элементов массива для демки
typedef Array<Type> TypeArray; // Чтобы все время не указывать параметры шаблона, используют синонимы типа
typedef Wr<Type> W;
const unsigned Size = 5;
const Type Init[Size] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int main() {
TypeArray a, // пустой массив
b(3), // массив из 3 элементов, создаваемый конструктором по умолчанию
// (для int конструктор по умолчанию определен компилятором, который
// ничего не делает, так что значение элементов не определено)
c(Size, Init), // массив из Size эл-в с инициализацией другим массивом
d(c); // конструктор копирования
W wa("a", a), wb("b", b), wc("c", c), wd("d", d); // вспомогательные классы вывода
cout << "Initial arrays" << endl;
cout << wa << wb << wc << wd << endl; //вывод массивов в поток
c.Resize(c.Count() * 2, false); // Удвоим количество элементов в c без сохранения
cout << "Resized C without items=" << endl;
cout << wc;
unsigned i;
for (i = 0; i < d.Count(); i++) { // Заполним c, используя элементы d
c[i * 2] = d[i];
c[i * 2 + 1] = 2 * d[i];
}
a = c; // и скопируем c в a
cout << "After copying" << endl;
cout << wc << wa;
d.Count(d.Count() * 2); // Удваиваем количество элементов в массиве d
for (i = d.Count() / 2; i < d.Count(); i++) d[i] = c[i]; // и скопируем новые элементы из c
cout << "Resized D with half items from C=" << endl;
cout << wd;
cout << "a == b: " << (a == b) << endl; //операции равенства
cout << "a == c: " << (a == c) << endl;
cout << "a == d: " << (a == d) << endl;
cout << "a != b: " << (a != b) << endl;
cout << "a != c: " << (a != c) << endl;
cout << "a != d: " << (a != d) << endl;
W x[] = { wa, wb, wc, wd }; //массив из вспомогательных классов вывода
ofstream f("out.txt"); //выведем все массивы в файл "out.txt"
Write(x, 4, f, "---\n"); //при помощи функции Write
cout << endl << "Press q to exit: ";
cin.ignore(100, 'q'); return 0;
}
27.05.2017, 16:08 [4201 просмотр]