模板类之（数组）

一、数组类

//shuzu.h

#ifndef ARRAY_CLASS#define ARRAY_CLASS#include<iostream>#include<cstdlib>using namespace std;#ifndef NULLconst int NULL = 0;#endif//错误类型集合：数组大小错误，内存分配错误和下标越界错误enum ErrorType{invalidArraySize,memoryAllocationError,indexOutOfRange};//错误信息char *errorMsg[] = {"Invalid array size","Memory allocation error","Invalid index"};//数组类模板声明template<class T>class Array{private:T* alist;int size;void Error(ErrorType error,int badIndex = 0)const;public:Array(int sz = 50);Array(Array<T>& A);~Array(void);Array<T>& operator = (const Array<T>& rhs);T& operator[](int);operator T*(void)const;int ListSize(void)const;void Resize(int sz); }//以下为类成员函数的定义//模板类Error实现错误信息输出功能template<class T>void Array<T>::Error(ErrorType error,int badIndex)const{std::cout_of_range<<errorMsg[error];if(error == indexOutOfRange);std::cout<<badIndex;std::cout<<endl;exit(0);}//构造函数template<class T>void Array<T>::Array(int sz){if(sz<0)Error(InvalidArraySize);size = sz;alistv = new T[size];if(alist == NULL)Error(memoryAllocationError);}//析构函数template<class T>Array<T>::~Array(void){delete[]alist;}//拷贝构造函数template<class T>Array<T>::Array(const Array<T>& X){int n = X.size;size = n;alist = new T[size];if(alist == NULL)Error(memoryAllocationError);T* srcptr = X.alist;T* destptr = alist;while(n--)//逐个赋值数组元素*destptr++ = *srcptr++;}//重载“=”运算符，实现对象之间的整体赋值template<class T>Array<T>& Array<T>::operator =(const Array<T>& rhs){int n = rhs.size;//如果本对象中数组的大小与rhs不同，则删除数组原有内存，然后重新分配if(size != n){delete [] alist;alist = new T[n];if(alist == NULL)Error(memoryAllocationError);size = n;//从rhs向本对象复制元素T* srcptr = rhs.alist;T* destptr = alist;while(n--)*destptr++ = *srcptr++;//返回当前对象的引用return *this;}}//重载下标运算符，实现与普通数组一样通过下标访问元素，并且具有下标越界检查、template<class T>T& Array<T>::operator [](int n){if(n<0 || n > size)Error(indexOutOfRange,n);return alist[n];}//重载指针转换运算符，将Array类的对象名转换成T类型的指针，//指向当前对象中的私有数组//因而可以像使用普通数组首地址一样使用Array类的对象名template<class T>Array<T>::operator T*(void)const{return alist;}//取当前数字大小template<class T>int Array<T>::ListSize(void)const{return size;}//将数组大小改为sztemplate<class T>void Array<T>::Resize(int sz){if(sz < 0)Error(invalidArraySize);if(sz = size)return ;T* newlist = new T[sz];if(newlist == NULL)Error(memoryAllocationError);int n = (sz > size) ? sz :size; //将size和sz中较小的一个赋给n//将原有数组中的前n个元素复制到新数组中T* srcptr = alist;//原有数组首地址T* destptr = newlist;//新数组首地址while(n--)*destptr++ = *srcptr++;delete [] alist;//删除原有数组alist = newlist;//使alist指向新数组size = sz;//更新size}#endif //ARRAY_CLASS

 

二、应该要注意的几个问题：

1、为什么拷贝构造函数要这么复杂？为什么不是简单的赋值？

——这涉及到深拷贝和浅拷贝的问题。简单的对对象成员赋值只能实现浅拷贝，浅拷贝会造成内存访问的安全性问题（同一块内存被释放两次）

 

2、为什么有些函数返回值是对象的引用，改为返回对象值可以吗？

——如果一个函数的返回值是一个对象值，它被认为是一个常量，当然不能成为左值。如果返回引用，引用的实质就是变量（对象）的别名，通过变量（对象）的别名当然可以改变变量（对象）的值。

eg：int a,b = 5;

(a=b)++;

这在C++中是允许的，运行后a的值是6，因此运算符“[ ]”和运算符“=”返回的都是引用类型。

另外，C++语法还规定，“=”，“[ ]”，“->”，“( )”都只能重载为成员函数，而且“=”运算符函数是不能被继承的。

所以重载运算符[]和运算符=都返回引用。

 

3、重载指针运算有必要吗？

看一个程序：

#include<iostream>using namespace std;void read(int* p,int n);void main(){int a[10];read(a,10);}void read(int* p , int n){for(int i = 0;i < n;i++)cin>>p[i];} 

这里函数read的第一个形参是int *类型，而数组名a也是一个int型的指针常量，类型恰好是匹配的。但是如果希望像使用普通数组一样使用Array类的对象，将上述main函数改为如下：

 

void main(){Array<T>a(10);read(a,10);} 

这里形参和实参不同，编译系统会尝试进行自动类型转化，将类对象名a转换成形参的int*。由于a是自定义的对象，因此无法实现这一转换，因此需要我们自行编写重载的指针类型转换函数。

 

4、为什么转换指针函数体内有return语句，但是函数却没有返回值，连void都没有？

——这是C++语法规定：重载类型转换运算符时，不允许指定返回值类型（也不要写void）

 

 

三、应用上面的Array类：

求范围在2~n之间的质数，n在程序运行时由键盘输入

#include<iostream>#include<iomanip>#include"shuzu.h"using namespace std;void main(void){Array<int> A(10);//初始化存放质数的数组，初始状态有10个元素int n;int primecount = 0,i,j;cout<<"Enter a value >= 2 as upper limit for prime numbers:";cin>>n;A[primecount++] = 2;//2是一个质数for(i = 3 ; i <n;i++){//如果质数数组满了，再申请10个数组if(primecount == A.ListSize())A.Resize(primecount+10);if(i%2 == 0)continue;j = 3;while(j < i/2 && i % j != 0)j+=2;if(j > i/2)A[primecount++] = i;}//输出质数数组for(i = 0; i < primecount; i++){cout<<setw(5)<<A[i];if((i+1)%10 == 0)cout<<endl;}cout << endl;}