《その265》問題演習　p.349演習9-8 （２）: C++，C++/CX に挑戦！

2018年01月30日

《その265》問題演習　p.349演習9-8 （２）

新版明解C++中級編　p.349 演習9-8
　（１）～（３）の各クラステンプレートをインクルードモデルで実現したプログラムを作成せよ。

（２）クラステンプレート Array<bool>

// Array.h
#ifndef ___ClassTemplateArray
#define ___ClassTemplateArray

template <class Type> class Array { };

#endif



// BoolArray.h
#ifndef ___ClassTemplateBoolArray
#define ___ClassTemplateBoolArray

#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; }

    // 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;
    }
};

#endif



// BoolArrayTest.cpp
#include <iostream>
#include "BoolArray.h"
using namespace std;

void print_Array_bool(const Array<bool>& a) {
    for (int i = 0; i < a.size(); i++)
        cout << (a[i] ? '1' : '0');
}

int main() {
    Array<bool> x(10);

    cout << boolalpha;
    for (int i = 0; i < x.size(); i++)
        cout << "x[" << i << "] = "
             << x[i] << '\n';

    Array<bool> y(x);
    Array<bool> z(5);
    z = y;

    y[3] = true; y[6] = true;
    z[5] = true; z[7] = true;

    cout << "x = ";
    print_Array_bool(x);  cout << '\n';
    cout << "y = ";
    print_Array_bool(y);  cout << '\n';
    cout << "z = "; 
    print_Array_bool(z);  cout << '\n';
}

　問題で与えられた BoolArray.h を、BoolArray.h と BoolArrayImplementation.h の２つに分けて、
インクルードモデルを実現しました。


// 解答


// Array.h
#ifndef ___ClassTemplateArray
#define ___ClassTemplateArray

template <class Type> class Array { };

#endif



// BoolArray.h
#ifndef ___ClassTemplateBoolArray
#define ___ClassTemplateBoolArray

#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);

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);

        // 該当ビットを bool型で返却
        operator bool() const;

        // 該当ビットに true または false をセット
        BitOfByteRef& operator=(bool b);
    };

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

    // コンストラクタ
    explicit Array(int sz, bool v = bool());

    // コピーコンストラクタ
    Array(const Array& x);

    // デストラクタ
    ~Array();

    // 要素数を返す
    int size() const;

    // 代入演算子
    Array& operator=(const Array& x);

    // 添字演算子[]
    BitOfByteRef operator[](int i);

    // 添字演算子[]
    bool operator[](int i) const;
};

#include "BoolArrayImplementation.h"

#endif



// BoolArrayImplementation.h
#ifndef ___ClassTemplateBoolArrayImplementation
#define ___ClassTemplateBoolArrayImplementation
#include "Array.h"

int Array<bool>::size_of(int sz) {
    return (sz + CHAR_BITS - 1) / CHAR_BITS;
}

Array<bool>::BitOfByteRef::
BitOfByteRef(BYTE& r, int i)
    : vec(r), idx(i) { }

Array<bool>::BitOfByteRef::
operator bool() const {
    return (vec >> idx) & 1U;
}

Array<bool>::BitOfByteRef& Array<bool>::
BitOfByteRef::operator=(bool b) {
    if (b)
        vec |= 1U << idx;
    else
        vec &= ~(1U << idx);
    return *this;
}

Array<bool>::IdxRngErr::
IdxRngErr(const Array<bool>* p, int i)
    : ident(p), index(i) { }

int Array<bool>::IdxRngErr::
Index() const { return index; }

Array<bool>::Array(int sz, bool v)
    : nelem(sz), velem(size_of(sz)) {
    vec = new BYTE[velem];

    for (int i = 0; i < velem; i++)
        vec[i] = v;
}

Array<bool>::Array(const Array<bool>& 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];
    }
}

Array<bool>::~Array() { delete[] vec; }

int Array<bool>::size() const { return nelem; }

Array<bool>& Array<bool>::
operator=(const Array<bool>& 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;
}

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

bool Array<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;
}

#endif



// BoolArrayTest.cpp
#include <iostream>
#include "BoolArray.h"
using namespace std;

void print_Array_bool(const Array<bool>& a) {
    for (int i = 0; i < a.size(); i++)
        cout << (a[i] ? '1' : '0');
}

int main() {
    Array<bool> x(10);

    cout << boolalpha;
    for (int i = 0; i < x.size(); i++)
        cout << "x[" << i << "] = "
             << x[i] << '\n';

    Array<bool> y(x);
    Array<bool> z(5);
    z = y;

    y[3] = true; y[6] = true;
    z[5] = true; z[7] = true;

    cout << "x = ";
    print_Array_bool(x);  cout << '\n';
    cout << "y = ";
    print_Array_bool(y);  cout << '\n';
    cout << "z = "; 
    print_Array_bool(z);  cout << '\n';
}

posted by こうすけ at 00:27 | Comment(0) | TrackBack(0) | （カテゴリなし）

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