16.5. Статические члены шаблонов класса

16.5. Статические члены шаблонов класса

В шаблоне класса могут быть объявлены статические данные-члены. Каждый конкретизированный экземпляр имеет собственный набор таких членов. Рассмотрим операторы new() и delete() для шаблона QueueItem. В класс QueueItem нужно добавить два статических члена:

static QueueItemType *free_list;

static const unsigned QueueItem_chunk;

Модифицированное определение шаблона QueueItem выглядит так:

#include cstddef

template class Type

class QueueItem {

// ...

private:

void *operator new( size_t );

void operator delete( void *, size_t );

// ...

static QueueItem *free_list;

static const unsigned QueueItem_chunk;

// ...

};

Операторы new() и delete() объявлены закрытыми, чтобы предотвратить создание объектов типа QueueItem вызывающей программой: это разрешается только членам и друзьям QueueItem (к примеру, шаблону Queue).

Оператор new() можно реализовать таким образом:

template class Type void*

QueueItemType::operator new( size_t size )

{

QueueItemType *p;

if ( ! free_list )

{

size_t chunk = QueueItem_chunk * size;

free_list = p =

reinterpret_cast QueueItem Type *

( new char[chunk] );

for ( ; p != &free_list[ QueueItem_chunk - 1 ]; ++p )

p- next = p + 1;

p- next = 0;

}

p = free_list;

free_list = free_list- next;

return p;

}

А реализация оператора delete() выглядит так:

template class Type

void QueueItemType ::

operator delete( void *p, size_t )

{

static_cast QueueItemType * ( p )- next = free_list;

free_list = static_cast QueueItemType * ( p );

}

Теперь остается инициализировать статические члены free_list и QueueItem_chunk. Вот шаблон для определения статических данных-членов:

/* для каждой конкретизации QueueItem сгенерировать

* соответствующий free_list и инициализировать его нулем

*/

template class T

QueueItemT *QueueItemT::free_list = 0;

/* для каждой конкретизации QueueItem сгенерировать

* соответствующий QueueItem_chunk и инициализировать его значением 24

*/

template class T

const unsigned int

QueueItemT::QueueItem_chunk = 24;

Определение шаблона статического члена должно быть вынесено за пределы определения самого шаблона класса, которое начинается с ключевого слово template с последующим списком параметров . Имени статического члена предшествует префикс QueueItem::, показывающий, что этот член принадлежит именно шаблону QueueItem. Определения таких членов помещаются в заголовочный файл Queue.h и должны включаться во все файлы, где производится их конкретизация. (В разделе 16.8 мы объясним, почему решили делать именно так, и затронем другие вопросы, касающиеся модели компиляции шаблонов.)

Статический член конкретизируется по шаблону только в том случае, когда реально используется в программе. Сам такой член тоже является шаблоном. Определение шаблона для него не приводит к выделению памяти: она выделяется только для конкретизированного экземпляра статического члена. Каждая подобная конкретизация соответствует конкретизации шаблона класса. Таким образом, обращение к экземпляру статического члена всегда производится через некоторый конкретизированный экземпляр класса:

// ошибка: QueueItem - это не реальный конкретизированный экземпляр

int ival0 = QueueItem::QueueItem_chunk;

int ival1 = QueueItemstring::QueueItem_chunk; // правильно

int ival2 = QueueItemint::QueueItem_chunk; // правильно

Упражнение 16.7

Реализуйте определенные в разделе 15.8 операторы new() и delete() и относящиеся к ним статические члены screenChunk и freeStore для шаблона класса Screen, построенного в упражнении 16.6.