В этом примере используется ключевое слово class, за которым следует идентификатор Т. Это ключевое слово означает, что параметром является тип. Идентификатор T используется в остальной части определения шаблона, указывая тем самым на параметризованный тип. В одном экземпляре этого класса вместо идентификатора T повсюду будет стоять тип int, а в другом — тип Cat.
Чтобы объявить экземпляры параметризованного класса Array для типов int и Cat, следует написать:
Array<int> anIntArray;
Array<Cat> aCatArray;
Объект anIntArray представляет собой массив целых чисел, а объект aCatArray — массив элементов типа Cat. Теперь вы можете использовать тип Array<int> в любом месте, где обычно указывается какой-либо тип — для возвращаемого функцией значения, для параметра функции и т.д. В листинге 19.1 содержится полное объявление уже рассмотренного нами шаблона Array.
Примечание:Программа в листинге 19.1 не завершена!
Листинг 19.1. Шаблон класса Array
1: //Листинг 19.1. Шаблон класса массивов
2: #include <iostream.h>
3: const int DefaultSize = 10;
4:
5: template <class T> // объявляем шаблон и параметр
6: class Array // параметризуемый класс
7: {
8: public:
9: // конструкторы
10: Array(int itsSize = DefaultSize);
11: Array(const Array &rhs);
12: ~Array() { delete [] pType; }
13:
14: // операторы
15: Array& operator=(const Array&);
16: T& operator[](int offSet) { return pType[offSet]; }
17:
18: // методы доступа
19: int getSize() { return itsSize; }
20:
21: private:
22: T *pType;
23: int itsSize;
24: };
Результат:
Результатов нет. Эта программа не завершена.
Анализ: Определение шаблона начинается в строке 5 с ключевого слова template за которым следует параметр. В данном случае параметр идентифицируется как тип за счет использования ключевого слова class, а идентификатор T используется для представления параметризованного типа.
Со строки 6 и до конца определения шаблона (строка 24) вся остальная часть объявления аналогична любому другому объявлению класса. Единственное отличие заключается в том, что везде, где обычно должен стоять тип объекта, используется идентификатор T. Например, можно предположить, что operator[] должен возвращать ссылку на объект в массиве, а на самом деле он объявляется для возврата ссылки на идентификатор типа T.
Если объявлен экземпляр целочисленного массива, перегруженный оператор присваивания этого класса возвратит ссылку на тип integer. А при объявлении экземпляра массива Animal оператор присваивания возвратит ссылку на объект типа Animal.
Использование имени шаблона
Внутри объявления класса слово Array может использоваться без спецификаторов. В другом месте программы этот класс будет упоминаться как Array<T>. Например, если не поместить конструктор внутри объявления класса, то вы должны записать следующее:
template <class T>
Array<T>::Array(int size):
itsSize = size
{
pType = new T[size];
for (int i = 0; i<size; i++)
pType[i] = 0;
}
Объявление, занимающее первую строку этого фрагмента кода, устанавливает в качестве параметра тип данных (class T). В таком случае в программе на шаблон можно ссылаться как Array<T>, а объявленную функцию-член вызывать строкой
Array(int size).
Остальная часть функции имеет такой же вид, какой мог быть у любой другой функции. Это обычный и предпочтительный метод создания класса и его функций путем простого объявления до включения в шаблон.
Выполнение шаблона
Для выполнения класса шаблона Array необходимо создать конструктор-копировщик, перегрузить оператор присваивания (operator=) и т.д. В листинге 19.2 показана простая консольная программа, предназначенная для выполнения этого шаблона.
Примечание:Некоторые более старые компиляторы не поддерживают использование шаблонов. Но шаблоны являются частью стандарта ANSI C++, поэтому компиляторы всех основных производителей поддерживают шаблоны в своих текущих версиях. Если у вас очень старый компилятор, вы не сможете компилировать и выполнять упражнения, приведенные в этой главе. Однако все же стоит прочитать ее до конца, а затем вернуться к этому материалу после модернизации своего компилятора.
Листинг 19.2. Использвание шаблона массива
1: #include <iostream.h>
2:
3: const int DefaultSize = 10;
4:
5: // обычный класс Animal для
6: // создания массива животных
7:
8: class Animal
9: {
10: public:
11: Animal(int);
12: Animal();
13: ~Animal() { }
14: int GetWeight() const { return itsWeight; }
15: void Display() const { cout << itsWeight; }
16: private:
17: int itsWeight;
18: };
19:
20: Animal::Animal(int weight):
21: itsWeight(weight)
22: { }
23:
24: Animal::Animal():
25: itsWeight(0)
26: { }
27:
28:
29: template <class T> // обьявляем шаблон и параметр
30: class Array // параметризованный класс
31: {
32: public:
33: // конструкторы
34: Array(int itsSize - DefaultSize);
35: Array(const Array &rhs);
36: ~Array() { delete [] pType; }
37:
38: // операторы
39: Array& operator=(const Array&);
40: T& operator[](int offSet) { return pType[offSet]; }
41: const T& operator[](int offSet) const
42: { return pType[offSet]; }
43: // методы доступа
44: int GetSize() const { return itsSize; }
45:
46: private:
47: T *рТуре;
48: int itsSize;
49: };
50:
51: // выполнения...
52:
53: // выполняем конструктор
54: template <class T>
55: Array<T>::Array(int size):
56: itsSize(size)
57: {
58: pType = new T[size];
59: for (int i = 0; i<size; i++)
60: pType[i] = 0;
61: }
62:
63: // конструктор-копировщик
64: template <class T>
65: Array<T>::Array(const Array &rhs)
66: {
67: itsSize = rhs.GetSize();
68: pType = new T[itsSize];
69: for (int i = 0; i<itsSize; i++)
70: pType[i] = rhs[i];
71: }
72:
73: // оператор присваивания
74: template <class T>
75: Array<T>& Array<T>::operator=(const Array &rhs)
76: {
77: if (this == &rhs)
78: return *this;
79: delete [] pType;
80: itsSize = rhs.GetSize();
81: pType = new T[itsSize];
82: for (int i = 0; i<itsSize: i++)
83: pType[i] = rhs[i];
84: return *this;
85: }
86:
87: // исполняемая программа
88: int main()
89: {
90: Array<int> theArray; // массив целых
91: Array<Animal> theZoo; // массив животных
92: Animal *pAnimal;
93:
94: // заполняем массивы
95: for (int i = 0; i < theArray.GetSize(); i++)
96: {
97: theArray[i] = i*2;
98: pAnimal = new Animal(i*3);
99: theZoo[i] = *pAnimal;
100: delete pAnimal;
101: }
102: // выводим на печать содержимое массивов
103: for (int j = 0; j < theArray.GetSize(); j++)
104: {
105: cout << "theArray[" << j << "]:t";
106: cout << theArray[j] << "tt";
107: cout << "theZoo[" << j << "]:t";
108: theZoo[j].Display();
109: cout << endl;
110: }
111:
112: return 0;
113: }
Результат:
theArray[0] 0 theZoo[0] 0
theArray[1] 2 theZoo[1] 3
theArray[2] 4 theZoo[2] - 6
theArray[3] 6 theZoo[3] 9
theArray[4] 8 theZoo[4] 12
theArray[5] 10 theZoo[5] 15
theArray[6] 12 theZoo[6] 18
theArray[7] 14 theZoo[7] 21
theArray[8] 16 theZoo[8] 24
theArray[9] 18 theZoo[9] 27
Анализ: В строках 8-26 выполняется создание класса Animal, благодаря которому объекты определяемого пользователем типа можно будет добавлять в массив.
Содержимое строки 29 означает, что в следующих за ней строках объявляется шаблон, параметром для которого является тип, обозначенный идентификатором Т. Класс Array содержит два конструктора, причем первый конструктор принимает размер и по умолчанию устанавливает его равным значению целочисленной константы DefaultSize.
Затем объявляются операторы присваивания и индексирования, причем объявляются константная и не константная версии оператора индексирования. В качестве единственного метода доступа служит функция GetSize(), которая возвращает размер массива.
Можно, конечно, представить себе и более полный интерфейс. Ведь для любой серьезной программы создания массива представленный здесь вариант будет недостаточным. Как минимум, пришлось бы добавить операторы, предназначенные для удаления элементов, для распаковки и упаковки массива и т.д. Все это предусмотрено классами контейнеров библиотеки STL, но к этому мы вернемся в конце занятия.
Раздел закрытых данных содержит переменные-члены размера массива и указатель на массив объектов, реально помещенных в память.
Функции шаблона
