在我们初步了解编写模板类后，应当做一下代码练习。这节我们就做一个编写代码的补充，方便大家继续学习模板类的嵌套。作为新手而言，建议大家先写一个具体类，调试好后再去修改成模板类，因为调试模板类会相对复杂。
1.使用类模板实现数组结构
数组是我们常用的一种数据类型，我们今天的内容就先从编写一个数组类模板开始。数组有定长数组和边长数组的区别，我们只来实现它们的部分功能。
定长数组
首先我们先学习编写一个int类型的定长数组数组类。我们只实现查看和改写数组的元素即可。这个过程中涉及到重载[]运算符：
#define Arraysize 10
class Array
{
private:
int items[Arraysize]; // 声明一个数组，这里的[]不是运算符
public:
int sign=0; // 用于标记重载的[]运算符使用了几次
Array(){
memset(items,0,sizeof(items));} // 使用memset函数初始化数组，需要知道首地址、初始化值、数组元素类型所占空间
int& operator[] (int ii) // 重载[]运算符，返回值类型为int的引用
{
this->sign++; // this指针类似于python中的self，他默认标记类地址，可以查找类内容
return *(items+ii);
}
const int& operator[] (int ii) // 如果是const修饰的数组，上面的函数将不会被调用
const{
return *(items+ii);
}
};
这段代码里我偷偷用了一些没有讲到的函数和知识点。包括重载运算符，初始化函数和类的this指针。当然这段代码当然没有使用this指针的必要，this->sign++直接写成sign++效果也是一样的。
写好之后我们来测试一下：
int main()
{
Array a;
a[0]=1;a[1]=2;a[2]=3;a[3]=4;
for(int i=0;i<5;i++)
{
cout<<a[i]<<" ";
}
cout<<"\n"<<a.sign<<endl;
}
// 输出为：1 2 3 4 0
// 9
接下来我们把它改成函数模板的样子。因为函数模板可以定义已知类型，所以我们也可以这样写：
template <class T, int Arraysize=10>
class Array
{
private:
T items[Arraysize]; // 声明一个数组，这里的[]不是运算符
public:
int sign=0; // 用于标记重载的[]运算符使用了几次
Array(){
memset(items,0,sizeof(items));} // 使用memset函数初始化数组，需要知道首地址、初始化值、数组元素类型所占空间
T& operator[] (int ii) // 重载[]运算符，返回值类型为T的引用
{
this->sign++; // this指针类似于python中的self，他默认标记类地址，可以查找类内容
return *(items+ii);
}
const T& operator[] (int ii) // 如果是const修饰的数组，上面的函数将不会被调用
const{
return *(items+ii);
}
};
再来测试一下：
int main()
{
// Array<double,5> a;
Array<double> a;
a[0]=1;a[1]=2;a[2]=3;a[3]=4;
for(int i=0;i<10;i++)
{
cout<<a[i]<<" ";
}
cout<<"\n"<<a.sign<<endl;
}
// 输出为：1 2 3 4 0 0 0 0 0 0
// 14
注意：非通用类型参数通常是整数型（但不绝对），这个值在函数模板实例化之后是不可以修改的。定长数组功能实现起来并不难，接下来我们试试变长数组。
可变数组
这个功能并不难实现，我们仅对上述代码实现少量改动，即当访问下标超过数组最大长度时，我们要重新分配更大的内存存储这个数组：
template <class T>
class Vector
{
private:
int len;
T *items; // 声明一个指针变量，用于接收动态数组
public:
Vector(int size=5) // C++的参数也可以像python一样使用默认参数
{
len=size;
items=new T[len];
}
~Vector() // 释放动态分配的内存
{
delete[] items;
items=nullptr;
}
void resize(int size) // 当数组超出容量时会重新分配内存
{
T* temp;
if (size>len)
{
temp=new T[size];} // 分配更大的内存
else return;
for(int i=0;i<len;i++) // 将旧数组拷贝到新数组
{
temp[i]=items[i];}
delete[] items; // 释放原数组
items=temp; // 指向新数组
len=size; // 更新数组大小
}
int size()const{
// 返回数组长度
return len;
}
T& operator[] (int ii) // 重载[]运算符，返回值类型为T的引用
{
if (ii>=len){
this->resize(len+5); // 分配多五个空间的新数组
}
return *(items+ii);
}
const T& operator[] (int ii) // 如果是const修饰的数组，上面的函数将不会被调用
const{
return *(items+ii);
}
};
这样就完成了，大家可以自行尝试一下。
2.使用类模板实现栈结构
栈是一种先进后出的数据结构，我们主要通过类模板实现它的入栈、出栈、判空、判满功能。首先我们编写一个函数实现int类型的栈：
class Stack
{
private:
int *items; // 由数组结构定义的栈
int stacksize; // 栈含元素数量
int top; // 栈顶指针，并非指针类型，而是类似于数组下标
public:
// 初始化栈
Stack(int size):stacksize(size),top(0)
{
items=new int[stacksize];
}
// 析构函数，删除动态空间
~Stack()
{
delete[] items;
items=nullptr;
}
// 判空函数，即判断栈顶指针是否为0
bool isempty() const // 不允许在函数内修改任何变量值
{
return top==0;
}
// 判满函数
bool isfull() const
{
return top==stacksize;
}
// 压栈函数
bool push(const int& item)
{
if(!isfull())
{
items[top++]=item;
return true;
}
else return false;
}
// 出栈函数
bool pop(int &item)
{
if(!isempty())
{
item=items[--top];
return true;
}
else return false;
}
};
这样我们就实现了定义一个功能简单的处理类型int栈。下面我们先来测试一下各个功能是否正常，然后再看看如何把这个具体类制作成类模板：
int main()
{
Stack ss(5);
cout<<ss.isempty()<<" "<<ss.isfull()<<endl;
ss.push(1);ss.push(2);ss.push(3);ss.push(4);ss.push(5);
cout<<ss.isempty()<<" "<<ss.isfull()<<endl;
int item;
while(ss.pop(item))
{
cout<<item<<" ";
}
}
// 输出为：1 0
// 0 1
// 5 4 3 2 1
这样看起来，我们的功能实现的还不错。接下来我们把它定义成可以处理不同数据类型的栈类。我们可以使用
typedef *** Mydata
在星号处填入想要处理的类型，然后将与items有关的代码全都改成Mydata（或Mydata*）类。这样做的缺点是我们经常要手动去调整类所处理的数据类型。
在有了类模板之后，我们就可以更方便的解决这些问题了：
template<class T>
class Stack
{
private:
T *items; // 由数组结构定义的栈
int stacksize; // 栈含元素数量
int top; // 栈顶指针，并非指针类型，而是类似于数组下标
public:
// 初始化栈
Stack(int size):stacksize(size),top(0)
{
items=new T[stacksize];
}
// 判空和判满不需要改动
// 压栈函数
bool push(const T& item)
{
if(!isfull())
{
items[top++]=item;
return true;
}
else return false;
}
// 出栈函数
bool pop(T &item)
{
if(!isempty())
{
item=items[--top];
return true;
}
else return false;
}
这样我们就成功的做出了一个模板类实现栈的部分功能了。
