類別範本(Class template)


可以在C++中使用「類別範本」(Class template),又稱「通用類別」(Generic class),舉個例子來說,曾經介紹過如何撰寫一個自訂的陣列類別(以 自訂例外類別 中的SafeArray為例),當時該類別很明顯的,只能用於建立int型態的陣列,如果您想要使用於double、char或其它資料型態,難道要一一 建立這些類別嗎?當然不是,您可以宣告類別為類別範本,讓我們的程式碼撰寫可以提高重覆使用。

要宣告一個類別成為樣版類別,您可以這麼宣告:
template <class 型態名稱>
class 類別名稱{
    // ........
};

在類別定義外部定義的樣版函式(在::之前加上<型態名稱>),以及如何使用樣版類別建立物件,這邊直接使用實例來介紹:
  • SafeArray.h
#include "ArrayIndexOutOfBoundsException.h"

template <class CType>
class SafeArray {
public:
// 建構函式
SafeArray(int);
// 解構函式
~SafeArray();

CType get(int);
void set(int, CType);

int length;
private:
CType *_array;

bool isSafe(int i);
};

// 動態配置陣列
template <class CType>
SafeArray<CType>::SafeArray(int len) {
length = len;
_array = new CType[length];
}

// 測試是否超出陣列長度
template <class CType>
bool SafeArray<CType>::isSafe(int i) {
//
if(i >= length || i < 0) {
return false;
}
else {
return true;
}
}

// 取得陣列元素值
template <class CType>
CType SafeArray<CType>::get(int i) {
if(isSafe(i)) {
return _array[i];
}
else {
// 存取超過陣列長度,丟出例外
throw ArrayIndexOutOfBoundsException(i);
}
}

// 設定陣列元素值
template <class CType>
void SafeArray<CType>::set(int i, CType value) {
if(isSafe(i)) {
_array[i] = value;
}
else {
// 存取超過陣列長度,丟出例外
throw ArrayIndexOutOfBoundsException(i);
}
}

// 刪除動態配置的資源
template <class CType>
SafeArray<CType>::~SafeArray() {
delete [] _array;
}

您還需要自訂例外類別 中的Exception與ArrayIndexOutOfBoundsException類別,一個使用SafeArray類別範本的例子如下:
  • main.cpp
#include <iostream> 
#include "SafeArray.h"
#include "Exception.h"
#include "ArrayIndexOutOfBoundsException.h"
using namespace std;

int main() {
SafeArray<int> safeArray1(10);
SafeArray<double> safeArray2(10);

try {
for(int i = 0; i < safeArray1.length; i++) {
safeArray1.set(i, (i + 1) * 10);
}

for(int i = 0; i < safeArray1.length; i++) {
cout << safeArray1.get(i) << " ";
}

cout << endl;

for(int i = 0; i < safeArray2.length; i++) {
safeArray2.set(i, (i + 1) * 0.1);
}

for(int i = 0; i < safeArray2.length; i++) {
cout << safeArray2.get(i) << " ";
}

cout << endl;
}
catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
cout << endl
<< e.message()
<< endl;
}
catch(Exception e) {
cout << endl
<< e.message()
<< endl;
}

return 0;
}

執行結果:

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1


在這個例子中,您可以分別建立一個物件內部成員為int與double型態的SafeArray實例,但不用為它們個別撰寫不同的類別,這可以讓我們所定 義的類別更具有通用性。