C++ - 泛性编程数组类模板
1.预备知识
模板参数可以是数值型参数：
T泛指类型，N必须为常数。
2.数值型模板参数的限制
模板参数必须为常数。
变量不能作为模板参数（变量在编译期间不能确定数值）。
浮点数不能作为模板参数（计算机内部中浮点数表示不精确）。
类对象不能作为模板参数（类对象也不能唯一确定）。
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。
代码示例：数值型模板参数
#include
#include
using namespace std;
template
< typename T, int N > //正常情况。数值型模板参数
void func()
{
T a[N] = {0}; //定义数组
for(int i=0; i(); //正确使用数值型模板参数
return 0;
} 结果：
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 修改代码：
int main()
{
int a = 10;
func(); //用变量(a)替换常数部分
return 0;
} 结果：编译错误。
分析：
证明了数值型参数不能为变量，必须为常量。
3.数值型模板参数经典面试题
用最高效的方式解决问题：求1 + 2 + 3 + …… + N的值！
#include
#include
using namespace std;
//以下Sum组成递归形式
template
< int N > //类模板
class Sum
{
public:
static const int VALUE = Sum::VALUE + N; //递归定义
};
template
< >
class Sum < 1 > //完全特化。也是递归终止条件
{
public:
static const int VALUE = 1; //放在全局数据存储区和放入符号表
};
int main()
{
//相当于访问常量的值，编译阶段就确定了。不占用运行时间！
cout << "1 + 2 + 3 + ... + 10 = " << Sum<10>::VALUE << endl;
cout << "1 + 2 + 3 + ... + 100 = " << Sum<100>::VALUE << endl;
return 0;
} 结果：
1 + 2 + 3 + ... + 10 = 55
1 + 2 + 3 + ... + 100 = 5050分析：
Sum<10>::VALUE会调用数值型类模板，访问static const int VALUE = Sum
4.数组模板类
代码示例：
Array.h
#ifndef _ARRAY_H_
#define _ARRAY_H_
template
< typename T, int N > //数值型模板参数
class Array
{
T m_array[N];
public:
int length();
bool set(int index, T value);
bool get(int index, T& value);
T& operator[] (int index);
T operator[] (int index) const; //const重载版本.为了只能做右值
virtual ~Array();
};
template
< typename T, int N >
int Array::length()
{
return N;
}
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;
}
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;
}
template
< typename T, int N >
T& Array::operator[] (int index) //重载[]
{
return m_array[index];
}
template
< typename T, int N >
T Array::operator[] (int index) const
{
return m_array[index];
}
template
< typename T, int N >
Array::~Array()
{
}
#endif
堆数组模板类(二阶构造)
HeapArray.h
#ifndef _HEAPARRAY_H_
#define _HEAPARRAY_H_
template
< typename T >
class HeapArray
{
private:
int m_length;
T* m_pointer; //数组类型为T
HeapArray(int len);
HeapArray(const HeapArray& obj);
bool construct();
public:
static HeapArray* NewInstance(int length);
int length();
bool get(int index, T& value);
bool set(int index ,T value);
T& operator [] (int index);
T operator [] (int index) const;
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)
{
HeapArray* ret = new HeapArray(length);
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)//返回值为引用，充当变量本身(左值)
{
return m_pointer[index];
}
template
< typename T >
T HeapArray::operator [] (int index) const//返回值为普通类型，充当数值(右值)
{
return m_pointer[index];
}
template
< typename T >
HeapArray& HeapArray::self()
{
return *this;
}
template
< typename T >
HeapArray::~HeapArray()
{
delete[]m_pointer;
}
#endif
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 结果：
0
1
4
9
16
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j分析：
数组类模板主要是练习如何运用模板技术。
小结：
-> 模板参数可以是数值型参数。
-> 数值型模板参数必须在编译期间唯一确定。
-> 数组类模板是基于数值型模板参数实现的。
-> 数组类模板是简易的线性表数据结构。