C++，C++/CX に挑戦！

新版明解C++中級編　p.329 演習9-4
　前回《249》演習9-3 の問題文に ヘッダファイル Array.h のコードを記載してありますが、そのヘッダにある Array<>クラステンプレートは、配列要素を１つの添字でアクセスするもので、１次元配列に相当します。
Array<>クラステンプレートを参考にして、
２つの添字をもつ２次元配列クラステンプレート Matrix<> を作成せよ。

// 解答


// Matrix.h
#ifndef ___ClassTemplate_Matrix
#define ___ClassTemplate_Matrix

template <class Type> class Matrix {
    int mm;     // 先頭側添字
    int nn;     // 末尾側添字
    Type* vec;  // 配列先頭要素へのポインタ

    // 添字として適なら true、否なら false
    bool is_valid_index(int idx0, int idx1) {
        return (idx0 >= 0 && idx0 < mm)
               && (idx1 >= 0 && idx1 < nn);
    }

public:
    // 添字範囲例外クラス
    class IdxRngErr {
        const Matrix* ident;
        int idx0;
        int idx1;
    public:
        IdxRngErr(const Matrix* x, int i, int j)
            : ident(x), idx0(i), idx1(j) { }
        int index0() const { return idx0; }
        int index1() const { return idx1; }
    };

    // コンストラクタ
    Matrix(
        int size0,              // 先頭側添字
        int size1,              // 末尾側添字
        const Type& v = Type()  // 初期値
    ) : mm(size0), nn(size1) {
        vec = new Type[mm * nn];
        for (int i = 0; i < mm; i++)
            for(int j = 0; j < nn; j++)
                vec[nn * i + j] = v;     // 初期値 v
    }

    // コピーコンストラクタ
    Matrix(const Matrix<Type>& x) {
        if (&x == this) {
            mm = 0;
            nn = 0;
            vec = NULL;
        }
        else {
            mm = x.mm;
            nn = x.nn;
            vec = new Type[mm * nn];
            for (int i = 0; i < mm * nn ; i++)
                vec[i] = x.vec[i];
        }
    }

    // デストラクタ
    ~Matrix() { delete[] vec; }

    // 先頭側添字のゲッタ
    int size0() const { return mm; }

    // 末尾側添字のゲッタ
    int size1() const { return nn; }

    // 代入演算子　
    Matrix& operator=(const Matrix<Type>& x) {
        if (&x != this) {
            if (mm != x.mm || nn != x.nn) {
                delete[] vec;
                mm = x.mm;
                nn = x.nn;
                vec = new Type[mm * nn];
            }
            for (int i = 0; i < mm * nn; i++)
                vec[i] = x.vec[i];
        }
        return *this;
    }

    // ゲッタ
    Type ary(int i, int j) const {
        if (!is_valid_index(i, j))
            throw IdxRngErr(this, i, j);
        return vec[i * nn + j];
    }

    // ゲッタ かつ セッタ
    Type& ary(int i, int j) {
        if (!is_valid_index(i, j))
            throw IdxRngErr(this, i, j);
        return vec[i * nn + j];
    }
};

#endif



// p329_9_4.cpp
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include "Matrix.h"
using namespace std;

int main() {
    cout << "(1) 初期化と値の表示\n";
    Matrix<int> a(2, 3);
    for (int i = 0; i < a.size0(); i++) {
        for (int j = 0; j < a.size1(); j++)
            cout << setw(3) << a.ary(i, j) << " ";
        cout << '\n';
    }

    cout << "\n(2) 値の代入と表示\n";
    for (int i = 0; i < a.size0(); i++)
        for (int j = 0; j < a.size1(); j++)
            a.ary(i, j) = 3 * i + j;

    for (int i = 0; i < a.size0(); i++) {
        for (int j = 0; j < a.size1(); j++)
            cout << setw(3) << a.ary(i, j) << " ";
        cout << '\n';
    }

    cout << "\n(3) コピーコンストラクタ\n";
    Matrix<int> b(a);
    b.ary(1, 1) = 99;    // ary(1, 1) に 99 を代入
    for (int i = 0; i < b.size0(); i++) {
        for (int j = 0; j < b.size1(); j++)
            cout << setw(3) << b.ary(i, j) << " ";
        cout << '\n';
    }

    cout << "\n(4) 代入，添字の確認\n";
    Matrix<int> c(5, 6);
    cout << "配列 c の先頭側添字 : " << c.size0() << '\n'
         << "         末尾側添字 : " << c.size1() << "\n\n";

    c = a;
    cout << "配列 c の先頭側添字 : " << c.size0() << '\n'
         << "         末尾側添字 : " << c.size1() << '\n';

    cout << "\n(5) 代入後の値を表示\n";
    for (int i = 0; i < c.size0(); i++) {
        for (int j = 0; j < c.size1(); j++)
            cout << setw(3) << c.ary(i, j) << " ";
        cout << '\n';
    }

    cout << "\n(6) 添字エラー\n";
    try {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            for (int j = 0; j < 6; j++)
                cout << setw(3) << c.ary(i, j) << " ";
            cout << '\n';
        }        
    }
    catch (Matrix<int>::IdxRngErr& e) {
        cout << "添字エラー!!\n";
        cout << "先頭側添字 : " << e.index0() << '\n'
             << "末尾側添字 : " << e.index1() << "\n\n";
    }
}