С++ для начинающих

       

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 необходимо указывать полный список параметров.


Array_Sort( const Array_Sort<Type> &as )

а не

template <class Type>

Array_Sort<Type>::

Array_Sort<Type>(    // ошибка: это не спецификатор типа

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() )

   sort( 0, _size );

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();

}

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 << "конкретизация класса Array_Sort<int>"

         << endl;

    try_array( iA );

    cout << "конкретизация класса 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

       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.)


Содержание раздела