C++，C++/CX に挑戦！

新版明解C++中級編　p.336 演習9-5
　クラス Array<bool>型（プログラムは 本ブログ《252》にあります）に対して、
velem のゲッタの働きをもつメンバ関数
　　　int Array::get_vsize() const;
を追加せよ。

// 解答


// Array.h
#ifndef ___ClassTemplate_Array___
#define ___ClassTemplate_Array___

template <class Type> class Array { };

#endif



// BoolArray.h
// template<> class Array<bool>
// 配列クラステンプレートArray<> を bool型に特殊化
#include <limits>
#include "Array.h"

template<> class Array<bool> {
    typedef unsigned char BYTE;
    static const int CHAR_BITS
        = std::numeric_limits<unsigned char>::digits;
 
    // bool型配列の要素数
    int nelem;

    // bool型配列を格納するためのBYTE型配列の要素数
    int velem;

    // BYTE型先頭要素へのポインタ
    BYTE* vec;

    // バイト型配列要素の必要数を算出
    static int size_of(int sz) {
        return (sz + CHAR_BITS - 1) / CHAR_BITS;
    }

public:
    // 該当バイト中の該当ビットへの参照を表すクラス
    class BitOfByteRef {
        BYTE& vec;      // 参照先BYTE
        int idx;        // 参照先BYTE中のビット番号

    public:
        // コンストラクタ
        BitOfByteRef(BYTE& r, int i)
            : vec(r), idx(i) { }

        // 該当ビットを bool型で返却
        operator bool() const { return (vec >> idx) & 1U; }

        // 該当ビットに true または false をセット
        BitOfByteRef& operator=(bool b) {
            if (b)
                vec |= 1U << idx;
            else
                vec &= ~(1U << idx);
            return *this;
        }
    };

    // 添字範囲エラー
    class IdxRngErr {
        const Array* ident;
        int index;
    public:
        IdxRngErr(const Array* p, int i) : ident(p), index(i) { }
        int Index() const { return index; }
    };

    // コンストラクタ
    explicit Array(int sz, bool v = bool())
        : nelem(sz), velem(size_of(sz)) {
        vec = new BYTE[velem];

        // 全要素を初期化
        for (int i = 0; i < velem; i++)
            vec[i] = v;
    }

    // コピーコンストラクタ
    Array(const Array& x) {
        if (&x == this) {
            nelem = 0;
            vec = NULL;
        }
        else {
            nelem = x.nelem;
            velem = x.velem;
            vec = new BYTE[velem];
            for (int i = 0; i < velem; i++)
                vec[i] = x.vec[i];
        }
    }

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

    // 要素数を返す
    int size() const { return nelem; }

    // velem のゲッタ
    int get_vsize() const {
        return velem;
    }

    // 代入演算子
    Array& operator=(const Array& x) {
        if (&x != this) {
            if (velem != x.velem) {
                delete[] vec;
                velem = x.velem;
                vec = new BYTE[velem];
            }
            nelem = x.nelem;
            for (int i = 0; i < velem; i++)
                vec[i] = x.vec[i];
        }
        return *this;
    }

    // 添字演算子[]
    BitOfByteRef operator[](int i) {
        if (i < 0 || i >= nelem)
            throw IdxRngErr(this, i);
        return BitOfByteRef(
            vec[i / CHAR_BITS], (i & (CHAR_BITS - 1))
        );
    }

    // 添字演算子[]
        bool operator[](int i) const {
        if (i < 0 || i >= nelem)
            throw IdxRngErr(this, i);
        return
            (vec[i / CHAR_BITS] >> (i & (CHAR_BITS - 1)) & 1U)
            == 1;
    }
};



// p336_9-5.cpp
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include "Array.h"
#include "BoolArray.h"
using namespace std;

// 1バイトのビット数
const int CHAR_BITS
= std::numeric_limits<unsigned char>::digits;

// 全要素を 0, 1 で連続表示
void print_Array_bool(const Array<bool>& z) {
    for (int i = 0; i < z.size(); i++)
        cout << (z[i] ? '1' : '0');
    cout << '\n';
}

// 全要素
void print_Array_all(const Array<bool>& z) {
    int n = 0;
    while (1) {
        for (int i = 0; i < CHAR_BITS; i++) {
            cout << "z[" << setw(2) << n << "] = "
                << z[n] << ' ';
            n++;
            if (n >= z.size()) {
                cout << '\n'; goto OUT;
            }
        }
        cout << '\n';
    }
OUT:;
}

// データ格納場所でのビットの状況
void print_Array_bit(const Array<bool>& a) {
    for (int i = 0; i < a.get_vsize(); i++) {
        cout << "第" << i + 1 << "番目のバイト : ";
        for (int j = CHAR_BITS * (i + 1) - 1;
            j >= CHAR_BITS * i; j--)
            try { cout << (a[j] ? '1' : '0'); }
        catch (Array<bool>::IdxRngErr) {
            cout << '0';
        }
        cout << '\n';
    }
}


int main() {
    // 要素数 20 の配列 z
    Array<bool> z(20);

    // true をセットする配列要素の添字
    int t[]
        = { 0, 2, 4 , 6, 8, 10, 12, 15, 18, 19 };

    // 該当要素に true をセット
    int ndata = sizeof(t) / sizeof(t[0]);
    for (int i = 0; i < ndata; i++)
        z[t[i]] = true;

    cout << "◆全要素を 0, 1 で連続表示\n";
    cout << "z = "; print_Array_bool(z); cout
        << '\n';

    cout << "◆全要素 ( true … 1, false … 0 )\n";
    print_Array_all(z);

    cout << '\n';
    cout << "◆データ格納場所でのビットの状況\n";
    print_Array_bit(z);
}