C++中的数组类模板

首先先了解一个小知识点：
模板参数可以是数值型参数（非类型参数）,例如这样：

template

void func()
{
    //使用模板参数定义局部数组
    T a[N];
}

//使用
func();

这种数值型模板参数也有很多限制：

• 变量不能作为模板参数
• 浮点数不能作为模板参数
• 类对象不能作为模板参数
• ........

本质：模板参数是在编译阶段被处理的单元，因此，在编译阶段必须准确无误的唯一确定。

了解完数值型模板参数这个知识点以后，再来做一个面试题：

用一个最高效的方法求1+2+3+4+....+N的值！

或许大家会想到使用一个循环累加、递归、或者直接使用公式一步就可以得到结果。但这里介绍一个最高效的办法，和上面的小知识点有关：

#include 
#include 

using namespace std;

//定义一个函数模板
template
< typename T, int N >
void func()
{
    T a[N] = {0};
    
    int sum = 0;
    int i = 0;
    
    for(i=0; ifunc() 10 = 55
func() 100 = 5050
1 + 2 + 3 + ... + 10 = 55
1 + 2 + 3 + ... + 100 = 5050

是不是会有疑问，代码中表述了2中方式的求值过程。第一种是正常的方法，直接for循环来累加求值；第二种是使用函数模板递归来求值。可是这两种方式没有什么不同呀！

其实这里是有区别的，我们都知道对于函数模板编译器是分两次编译。那在这里对于func函数模板，第一次编译是编译函数模板本身，第二次是替换参数后的代码，也就是说最终的值是在运行期main函数中调用这个函数，传入参数，然后求值；那对于sum函数模板，就不一样了，第一次是编译函数模板本身，但是这里是使用递归，那就是说第一次编译的时候就已经把值求出来，第二次编译是有一个静态变量存在函数体中。

对于两种方法，第一个是在运行期求值，会消耗掉计算量，第二个是在编译器就求出来了，运行期直接输出，不消耗任何计算量。所以第二个方法更高效。

最后在这里用代码阐述array类的内部实现过程，分两种实现，一种是在栈上开辟空间，一种是在堆上开辟空间：

在栈上开辟空间演示（Array.h）

#ifndef _ARRAY_H_
#define _ARRAY_H_

template
< typename T, int N >
class Array
{
    //array类成员变量，为一个数组
    T m_array[N];
public:
    //获取长度
    int length();
    //设置某一个索引的值
    bool set(int index, T value);
    //获取某一个索引的值
    bool get(int index, T& value);
    //使用[]来获取某一个索引的值
    T& operator[] (int index);
    T operator[] (int index) const;
    //析构函数
    virtual ~Array();
};

//设置某一个索引的值
template
< typename T, int N >
int Array::length()
{
    return N;
}

//设置某一个索引的值
template
< typename T, int N >
bool Array::set(int index, T value)
{
    bool ret = (0 <= index) && (index < N);
    
    if( ret )
    {
        m_array[index] = value;
    }
    
    return ret;
}

//获取某一个索引的值
template
< typename T, int N >
bool Array::get(int index, T& value)
{
    bool ret = (0 <= index) && (index < N);
    
    if( ret )
    {
        value = m_array[index];
    }
    
    return ret;
}

//使用[]来获取某一个索引的值
template
< typename T, int N >
T& Array::operator[] (int index)
{
    return m_array[index];
}

//使用[]来获取某一个索引的值
template
< typename T, int N >
T Array::operator[] (int index) const
{
    return m_array[index];
}

template
< typename T, int N >
Array::~Array()
{

}

#endif

在堆上开辟空间演示（HeapArray.h）

#ifndef _HEAPARRAY_H_
#define _HEAPARRAY_H_

//定义类模板
template
< typename T >
class HeapArray
{
private:
    //数组长度 外界不可访问
    int m_length;
    //数组指针
    T* m_pointer;
    //设置长度
    HeapArray(int len);
    //拷贝构造
    HeapArray(const HeapArray& obj);
    //构造
    bool construct();
public:
    //初始化类和申请数组空间
    static HeapArray* NewInstance(int length); 
    //获取长度
    int length();
    //获取某个索引的值
    bool get(int index, T& value);
    //设置某个索引的值
    bool set(int index ,T value);
    //使用[]符号来获取某个索引的值
    T& operator [] (int index);
    T operator [] (int index) const;
    //获取当前类对象指针
    HeapArray& self();
    ~HeapArray();
};

template
< typename T >
HeapArray::HeapArray(int len)
{
    m_length = len;
}

template
< typename T >
bool HeapArray::construct()
{   
    m_pointer = new T[m_length];
    
    return m_pointer != NULL;
}

template
< typename T >
HeapArray* HeapArray::NewInstance(int length) 
{
    //初始化一个类
    HeapArray* ret = new HeapArray(length);
    //为类中的数组申请堆空间
    if( !(ret && ret->construct()) ) 
    {
        delete ret;
        ret = 0;
    }
        
    return ret;
}

template
< typename T >
int HeapArray::length()
{
    return m_length;
}

template
< typename T >
bool HeapArray::get(int index, T& value)
{
    bool ret = (0 <= index) && (index < length());
    
    if( ret )
    {
        value = m_pointer[index];
    }
    
    return ret;
}

template
< typename T >
bool HeapArray::set(int index, T value)
{
    bool ret = (0 <= index) && (index < length());
    
    if( ret )
    {
        m_pointer[index] = value;
    }
    
    return ret;
}

template
< typename T >
T& HeapArray::operator [] (int index)
{
    return m_pointer[index];
}

template
< typename T >
T HeapArray::operator [] (int index) const
{
    return m_pointer[index];
}

template
< typename T >
HeapArray& HeapArray::self()
{
    return *this;
}

template
< typename T >
HeapArray::~HeapArray()
{
    delete[]m_pointer;
}

#endif

调用函数（main.cpp）：

#include 
#include 
#include "Array.h"
#include "HeapArray.h"

using namespace std;

int main()
{
    Array ad;
    
    for(int i=0; i* pai = HeapArray::NewInstance(10);
    
    if( pai != NULL )
    {
        HeapArray& ai = pai->self();
        
        for(int i=0; i

运行结果为：

0
1
4
9
16

a
b
c
d
e
f
g
h
i
j