“模板”学习笔记（7）

My镜像站 2011-12-26

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我们可以定义一个数组模板，并且利用该模板声明其数组成员。声明的方式非常简单，主需要一下两步：

1 2	`template<class` `ElementType,int` `n>;` `ElementType a[n];`

　　第一句话就是定义这个模板，注意其中的参数不再是1个了，而是2个。其中第一个参数就是一个模板的类型ElementType，表示数组a的类型；另外一个是整型变量n，众所周知，它代表的是该数组a的长度。下面，我用一个比较难的程序来说明一下数组模板的作用。

#include <iostream>
using namespace std;
template<class ElementType,int n>
class ArrayTemplate
{
public:
    ArrayTemplate();
    ArrayTemplate(const ElementType &t);
    ElementType& operator[](int i);
    void show();
private:
    ElementType a[n];
};
template<class ElementType,int n>
ArrayTemplate<ElementType,n>::ArrayTemplate()
{
    cout<<"执行不带参数的构造函数\n";
    for (int i=0;i<n;i++)
    {
        a[i]=(i+1);
    }
}
template<class ElementType,int n>
ArrayTemplate<ElementType,n>::ArrayTemplate(const ElementType &t)
{
    cout<<"执行带一个参数的构造函数\n";
    for (int i=0;i<n;i++)
    {
        a[i]=t;
    }
}
template<class ElementType,int n>
ElementType& ArrayTemplate<ElementType,n>::operator[](int i)
{
    cout<<"执行下标运算符函数operator[]\n";
    if (i<0||i>=n)
    {
        cout<<"超出数组的限制，程序终止！\n";
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return a[i];
}
template<class ElementType,int n>
void ArrayTemplate<ElementType,n>::show()
{
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        cout<<"a["<<i<<"]="<<a[i]<<"\t";
    }
    cout<<endl;
}
int main()
{
    ArrayTemplate<int,4>array_1;
    array_1.show();
    ArrayTemplate<int,4>*array_2=new ArrayTemplate<int,4>[4];
    for(int i=0;i<9;i++)
    {
        array_2[i]=array_1[i];
        array_2[i].show();      
    }
    return 0;
}

　　程序分析：

首先我们在程序的第3行定义了一个数组模板，其类型为ElementType，数组长度为n。然后我们在类ArrayTemplate中于第7行声明了一个不带参数的构造函数，定义在第15行；再在第8行重新声明了一个带一个参数的构造函数，定义在第行。在程序的第9行我们重载了[]运算符。这里注意一下，我们在模板类的外面定义类中的函数的时候，应该有三点注意事项：

必须在函数前面重新声明一下模板，如程序的第14行所示；
要想调用模板类中的函数，不能直接写上类名::函数()，而是要在模板类之后加上模板定义，如15行所示，这样一来，编译器就会知道函数()是来自模板函数的了；
注意程序第33行的重载运算符operator函数的定义。我们在一开始应该先加上“模板类型&”，其次和定义其他模板函数类似，千万不能漏掉“模板类型&”。

下面，我们从主函数开始进行分析...

首先在第54行我们调用模板类创建了一个array_1的类型。它其中的变量为int型，然后数组元素一共有4个。这样一来，就表示在模板类ArrayTemplate中的的私有成员变量

ElementType a[n];

　　实际上就成为了以下的形式：

int a[4];

　　这样一来，在程序第55行调用show()函数的时候，for循环的次数就会限定为4次（因为n=4），这样就会输出由模板类对象 array_1创建的4个数组a[0]、a[1]、a[2]、a[3]的值。然后我们再来看看程序的第56行，这里在堆中创建了4个对象，并把这4个对象放在一个数组中，这个数组就是array_2。由于这个数组中间存放的全部都是对象，那么我们就把array_2叫做对象数组。后面的for循环中我们首先来看看程序第59行的语句：

array_2[i]=array_1[i];

　　当i=0的时候这句话就相当于

array_2[0]=array_1[0];

　　注意右边的array_1[0]，因为array_1是一个对象而不是一个数组，那么编译器就会调用我们自己在程序的第33行定义的重载[]运算符的函数。它返回的就是array_1中的数组a[i]的值。在这里，因为i=0，所以返回值就是a[0]。而我们从上面可以看到，a[0]=1所以相当于返回1。而特别注意的是array_2[0]的类型为ArrayTemplate类型，而a[0]的类型却是整型，编译器则会使用隐式类型转换：

array_2[0]=ArrayTemplate(a[0]);

　　将a[0]强制转换为ArrayTemplate类型。这样就会调用位于程序第24定义的带一个参数的构造函数。在这个构造函数中，我们将 a[0]的值作为t值传递进去，然后再for循环中将a[0]到a[3]的值全部赋值为t(即a[0]，也就是1)。值得注意的一点就在于，这里t代表的 a[0]是array_1的数组，而4次循环中的a[i]代表的是array_2对象数组中array_2[0]中的a[0]到a[3]的值！！所以会输出1,1,1,1也就不足为奇了。同理，后面的输出分析方法同前面一样。只有一点，当主程序的for循环，循环到i=4的时候。这时，就会执行 operator[]函数中的if语句之后的内容，退出程序。

整个程序的输出证明了我们的理论：