Порождение класса отсортированного массива
Вторая наша специализация класса Array– отсортированный подтип Array_Sort. Мы поместим его определение в заголовочный файл Array_S.h:
#ifndef ARRAY_S_H_ #define ARRAY_S_H_ #include "Array.h" template <class Type> class Array_Sort : public virtual Array<Type> { protected: void set_bit() { dirty_bit = true; } void clear_bit() { dirty_bit = false; } void check_bit() { if ( dirty_bit ) { sort( 0, Array<Type>::_size-1 ); clear_bit(); } } public: Array_Sort( const Array_Sort& ); Array_Sort( int sz = Array<Type>::ArraySize ) : Array<Type>( sz ) { clear_bit(); } Array_Sort( const Type* arr, int sz ) : Array<Type>( arr, sz ) { sort( 0,Array<Type>::_size-1 ); clear_bit(); } Type& operator[]( int ix ) { set_bit(); return ia[ ix ]; } void print( ostream& os = cout ) const { check_bit(); Array<Type>::print( os ); } Type min() { check_bit(); return ia[ 0 ]; } Type max() { check_bit(); return ia[ Array<Type>::_size-1 ]; } bool is_dirty() const { return dirty_bit; } int find( Type ); void grow(); protected: bool dirty_bit; }; |
#endif
Array_Sort
включает дополнительный член – dirty_bit. Если он установлен в true, то не гарантируется, что массив по-прежнему отсортирован. Предоставляется также ряд вспомогательных функций доступа: is_dirty() возвращает значение dirty_bit; set_bit()
устанавливает dirty_bit в true; clear_bit() сбрасывает dirty_bit в false; check_bit()
пересортировывает массив, если dirty_bit равно true, после чего сбрасывает его в false. Все операции, которые потенциально могут перевести массив в неотсортированное состояние, вызывают set_bit().
При каждом обращении к шаблону Array
template <class Type> Array_Sort<Type>:: |
а не
template <class Type> Array_Sort<Type>:: |
поскольку второе вхождение Array_Sort
синтаксически является именем функции, а не спецификатором типа.
Есть две причины, по которым правильна такая запись:
if ( as.is_dirty() ) |
а не просто
as.check_bit();
Первая причина связана с типизацией: check_bit() – это неконстантная функция-член, которая модифицирует объект класса. В качестве аргумента передается ссылка на константный объект. Применение check_bit() к аргументу as
нарушает его константность и потому воспринимается компилятором как ошибка.
Вторая причина: копирующий конструктор рассматривает массив, ассоциированный с as, только для того, чтобы выяснить, нуждается ли вновь созданный объект класса Array_Sort в сортировке. Напомним, однако, что член dirty_bit нового объекта еще не инициализирован. К началу выполнения тела конструктора Array_Sort
инициализированы только члены ia и _size, унаследованные от класса Array. Этот конструктор должен с помощью clear_bit() задать начальные значения дополнительных членов и, вызвав sort(), обеспечить специальное поведение подтипа. Конструктор Array_Sort
можно было бы инициализировать и по-другому:
// альтернативная реализация template <class Type> Array_Sort<Type>:: Array_Sort( const Array_Sort<Type> &as ) : Array<Type>( as ) { dirty_bit = as.dirty_bit; clear_bit(); |
Ниже приведена реализация функции-члена grow().1
Наша стратегия состоит в том, чтобы воспользоваться имеющейся в базовом классе Array
реализацией для выделения дополнительной памяти, а затем пересортировать элементы и сбросить dirty_bit:
template <class Type> void Array_Sort<Type>::grow() { Array<Type>::grow(); sort( 0, Array<Type>::_size-1 ); clear_bit(); |
Tigger >
try_array: после присваиваний
( 7 )< Eeyore, Gopher, Owl, Piglet, Pooh, Pooh
Pooh >
try_array: почленная инициализация
( 7 )< Eeyore, Gopher, Owl, Piglet, Pooh, Pooh
Pooh >
try_array: после почленного копирования
( 7 )< Eeyore, Piglet, Owl, Piglet, Pooh, Pooh
Pooh >
try_array: после вызова grow
( 7 )< <empty>, <empty>, <empty>, <empty>, Eeyore, Owl
Piglet, Piglet, Pooh, Pooh, Pooh >
искомое значение: Tigger возвращенный индекс: -1
Memory fault (coredump)
После почленного копирования массив не
отсортирован, поскольку виртуальная функция вызывалась через объект, а не через указатель или ссылку. Как было сказано в разделе 17.5, в таком случае вызывается экземпляр функции из класса именно этого объекта, а не того подтипа, который может находиться в переменной. Поэтому функция sort()
никогда не будет вызвана через объект Array. (Разумеется, мы реализовали такое поведение только в целях демонстрации.)
}
Так выглядит реализация двоичного поиска в функции-члене find() класса Array_Sort:
template <class Type> int Array_Sort<Type>::find( const Type &val ) { int low = 0; int high = Array<Type>::_size-1; check_bit(); while ( low <= high ) { int mid = ( low + high )/2; if ( val == ia[ mid ] ) return mid; if ( val < ia[ mid ] ) high = mid-1; else low = mid+1; } return -1; |
Протестируем нашу реализацию класса Array_Sort с помощью функции try_array(). Показанная ниже программа тестирует шаблон этого класса для конкретизаций типами int и string:
#include "Array_S.C" #include "try_array.C" #include <string> main() { static int ia[ 10 ] = { 12,7,14,9,128,17,6,3,27,5 }; static string sa[ 7 ] = { "Eeyore", "Pooh", "Tigger", "Piglet", "Owl", "Gopher", "Heffalump" }; Array_Sort<int> iA( ia,10 ); Array_Sort<string> SA( sa,7 ); cout << "êîíêðåòèçàöèÿ êëàññà Array_Sort<int>" << endl; try_array( iA ); cout << "êîíêðåòèçàöèÿ êëàññà Array_Sort<string>" << endl; try_array( SA ); return 0; |
При конкретизации типом string
после компиляции и запуска программа печатает следующий текст (обратите внимание, что попытка вывести элемент с индексом -1
заканчивается крахом):
конкретизация класса Array_Sort<string>
try_array: начальные значения массива
( 7 )< Eeyore, Gopher, Heffalump, Owl, Piglet, Pooh