Лекция 21. Шаблоны (часть 1) презентация

чисел:
int Max (int a, int b)
{
return (a > b) ? a : b;
}
А что делать, если нам нужна эта функция для различных случаев:
Разные типы (int, float)
Решается перегрузкой
Типы, о которых мы ничего не знаем в момент написания функции Max
Также решается перегрузкой, но свою версию этой функции должен реализовывать тот, кто придумал и реализовал этот тип.
Перегрузка не выход:
Все версии функций надо тестировать
Мы не всегда знаем, какие типы будут использоваться для нашей функции

Max ( T a, T b )
{
return a>b ? a : b;
}
template – ключевое слово, говорящее о том, что мы объявляем шаблон.
typename – ключевое слово, говорящее о том, что T это не неизвестный тип.
Пример использования функции Max:
res = Max(1, 2); // Синтаксис вызова такой
// же, как и для обычной
// функции.

Max (T a, T b) { return (a > b) ? a : b; }
Вызываем ее
int res = Max(1, 0);
3. Компилятор генерирует реализацию функции Max (инстанциирует шаблон) для типов int и вставляет ее вызов:
int Max_Int(int a, int b)
{ return a > b ? a : b; }

посредством анализа аргументы функции в месте вызова.
Инстанцирование шаблона происходит один раз для каждого набора типов аргументов в рамках одной единицы трансляции.
Имеем шаблонную функцию Max.
Вызываем ее из файла main.cpp
Компилятор инстанцирует шаблон
Вызываем ее еще раз из файла second.cpp
Компилятор второй раз инстанцирует шаблон
Тип возвращаемого значения не учитывается при инстанциировании шаблона.

T >
T Max (T a, T b) { return (a > b) ? a : b; }
Определим новый тип:
class C
{
public:
C() : m(0) {}
int m;
};
И вызовем Max для переменных типа C:
C c1, c2;
Max(c1, c2); // Будет ли это компилироваться?

Max_C(C a, C b)
{ return a > b ? a : b; }
Эта функция компилироваться не будет, т.к. класс C не содержит оператора >

если и только если этот тип поддерживает все операторы, используемые в шаблоне
Возможно, в комментариях к шаблону имеет смысл указывать, какие операции должны поддерживать аргументы шаблона:
// This function template implements the common case of calculating maximum
// Actual type for the template instantiation should have ‘>’ operator defined.
template < typename T>
T Max ( T, T );
При разработке своих типов имеет смысл реализовывать все основные операции.
К сожалению, C++ не позволяет указывать требования к аргументам шаблона на этапе компиляции:
template < typename T with bool operator>(T,T) > // Это не скомпилируется!
T Max ( T, T );

int spaceOf()
{
int bytes = sizeof(T);
return (bytes + 3) >> 2;
}
Как ее вызвать?
int i = spaceOf(); // так работать не будет
Как компилятор определит тип, с которым вызывается шаблон.

spaceOf();
int warr = spaceOf();

representation
template < typename T >
T Max ( T a, T b )
{
return a>b ? a : b;
}
// ”Traditional” representation
#define Max(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
Так почему же шаблоны лучше чем макросы?

{ }
void push (int value) { S[++top] = value; }
int pop() { return S[top--]; }
// other operations
. . .
private:
int top;
int S[100];
};
Использование:
Stack s;
s.push(0);
Хорошо бы этот класс использовать и для других типов.

>
class Stack
{
public:
Stack() : top(-1) { }
void push(T value) { S[++top] = value ; }
T pop() { return S[top--]; }
. . .
private:
int top;
T S[100];
};
Использование:
Stack s;
s.push(0);

типов.
Шаблонная функция это не функция. Это множество функций (перегруженных).

должны инстанциировать шаблон перед использованием.
Инстанциирование шаблонного класса подразумевает генерацию нового класса с заменой формальных параметров шаблона на реальные.
Шаблонный класс ВСЕГДА инстанциируется явно.

Stack:
void push(T v) { S[++top] = v;}
Здесь используется конструктор копирования и оператор присваивания.
Т.е., если мы хотим использовать класс Stack для нашего типа, мы должны предоставить конструктор копирования и оператор присваивания для этого типа.
Использование конструктора копирования может привести к тормозам. Решение:
void push (const T &v) { S[++top] = v; }

>
class Stack
{
public:
Stack() : top(-1) { }
void push(T v) { S[++top] = v; }
T pop() {return S[top--]; }
// other operations
. . .
private:
int top;
T S[100];
};
Можно ли его сделать более общим?

typename T, int N >
class Stack
{
public:
Stack() : top(-1) { }
void push ( T& V ) { S[++top] = V; }
T pop (void) { return S[--top]; }
. . .
private:
int top;
T S[N];
}
Использование:
Stack s;

выражение
Указатель на объект или на функцию
Ссылка на объект или функцию
Указатель на член класса
Другими словами, аргумент шаблона должен вычисляться во время компиляции.

str[100];
};
Или вот так:
template
class String
{
…
elem *tr[N];
};
А вот так нельзя:
template
class String {};