Лекции (11) (Презентации лекций (PDF))

Шаблоны1. Механизм шаблонов реализует в С++ параметрическийполиморфизм.2. Шаблон представляет собой предварительное описание функции иликласса, конкретное представление которых зависит от параметров шаблона.3. Для описания шаблонов используется ключевое слово template, вследза которым указываются аргументы (параметры шаблона), заключенные вугловые скобки.4. Параметры шаблона перечисляются через запятую, и могут быть:а) объектами следующих типов:- целочисленного,- перечислимого,- указательного (в том числе указатели на члены класса),- ссылочного;б) именами типов (перед именем типа надо указыватьключевое слово class или typename).5.

Параметры-объекты являются константами, их нельзя изменять внутришаблона.1Шаблоны функций.template < список_параметров_шаблона >тип_рез-та имя_функции ( список_аргументов_функции ) { /*...*/ }Обращение к функции-шаблону: имя_функции < список_фактич._пар._шаблона >(список_фактич_аргументов_функции );Пример:template < class T > // функция суммирования элементов массиваT sum ( T array[ ], int size ) {T res = 0;for ( int i = 0; i < size; i++ ) res += array[ i ];return res;}Использование шаблона для массивов типа int [10] : int iarray [10];int i_sum;//...i_sum = sum < int > ( iarray, 10 );Можно задать аргумент size в виде параметра шаблона:template < class T, int size >T sum ( T array [ ] ) { /* ...

*/ }Тогда вызов sum будет таким:i_sum = sum < int, 10 > ( iarray );2Неявное определение параметра-типа шаблонаПример 1. class complex{... public:complex ( double r = 0, double i = 0 );operator double ();......};template < class T >T f ( T& x, T& y ) {return x > y ? x : y;}double f ( double x, double y ){return x > y ? -x : -y;}int main ( ) {complex a ( 2 , 5 ), b ( 2 , 7 ), c;double x = 3.5, y = 1.1;int i, j = 8, k = 10;c = f ( a , b );x = f ( a , y );i = f ( j , k );return 0;}// f < complex > (a , b)// f (a , y)// f < int > (j , k)3Пример 2.template < class T >T max (T & x, T & y) {return x > y ? x : y;}int main ( ) {double x = 1.5, y = 2.8, z;int i = 5, j = 12, k;char * s1 = "abft";char * s2 = "abxde", * s3;z = max ( x, y );k = max < int > (i, j);//z = max (x, i);z = max < double > ( y, j );s3 = max (s2, s1);// max <double>// max <int>// Err! - неоднозначный выбор параметров// max < char * >,// но происходит сравнение адресовreturn 0;}4Пример 3.template <class T> T m1 (T a, T b) {cout << "m1_1\n";return a < b ? b : a;}int m1 (int a, int b) {cout << "m1_4\n";return a < b ? b : a;}template <class T, class B> T m1 (T a, T b, B c) {cout << "m1_2\n";c = 0; return a < b ? b : a;}template <class T, class Z> T m1 (T a, Z b) {cout << "m1_3\n";return a < b ? b : a;}int m1 (int a, double b) {cout << "m1_5\n";return a;}int main () {int i;m1 <int> (2, 3);m1 <int, int> (2, 3);m1 <int> (2, 3, i);m1 (1, 1);m1 (1.3, 1);m1 (1.3, 1.3);return 0;}// Если убрать первый шаблон:// m1_1// m1_3// m1_2// m1_4// m1_3// m1_1// m1_3// m1_3// m1_2// m1_4// m1_3// m1_35Алгоритм выбора оптимально отождествляемойфункции с учетом шаблоновДля каждого шаблона, подходящего по набору формальных параметров,осуществляется формирование специализации, соответствующей спискуфактических параметров.Если есть два шаблона функции и один из них более специализирован (т.е.каждый его допустимый набор фактических параметров также соответствуети второй специализации ), то далее рассматривается только он.Осуществляется поиск оптимально отождествляемой функции изполученного набора функций, включая определения обычных функций,подходящие по количеству параметров.

При этом если параметры некоторогошаблона функции были определены путем выведения по типамфактических параметров вызова функции, то при дальнейшем поискеоптимально отождествляемой функции к параметрам данной специализациишаблона нельзя применять никаких описанных выше преобразований, кромепреобразований Точного отождествления.Если обычная функция и специализация подходят одинаково хорошо, товыбирается обычная функция.Если полученное множество подходящих вариантов состоит из однойфункции, то вызов разрешим. Если множество пусто или содержит болееодной функции, то генерируется сообщение об ошибке.6Шаблоны классов.Шаблоны создаются для классов, имеющих общую логику работы.Для определения шаблона класса перед ключевым словом class помещаетсяtemplate-квалификатор.template <список_параметров_шаблона_типа> class имя_класса { /*...*/ };Конкретный экземпляр шаблона класса (объект класса) можно создать так:имя_класса <список фактич_парам> объект;Для шаблонов класса никакие фактические параметры по умолчанию невыводятся.Функции-члены класса-шаблона автоматически становятся функциямишаблонами.Шаблоны методов.Можно описывать шаблонные методы в классах, не являющихся шаблонами.Запрещено определять шаблонны для виртуальных методов, из-завозникающих больших накладных расходов на возможную перестройку таблицвиртуальных методов при компиляции.7template <class T, int max_size >class stack {Шаблонный класс stack.T s [max_size];int top;public:stack ( ) { top = 0;}void reset ( ) { top = 0;}void push (T i);T pop () ;bool is_empty ( ) { return top == 0;}bool is_full () { return top == max_size;}};template <class T, int max_size >void stack <T, max_size > :: push (T i) {if ( ! is_full () ) {s [top] = i;top ++;}elsethrow "stack_is_full";}template <class T, int max_size >T stack <T, max_size > :: pop ( ) {if ( ! is_empty () ) {top --;return s [top];}elsethrow "stack_is_empty";}8Виды отношений между классамиЧасто при проектировании программ, разрабатываемых в объектноориентированном стиле, взаимосвязь используемых в них классов и объектовпредставляют в виде диаграмм UML.Классы изображают в виде прямоугольника, состоящего из трех частей:сверху – имя класса,в середине – члены данные, возможно, с указанием типов,внизу – прототипы методов класса.Имена абстрактных классов и чистых виртуальных функций выделяютсякурсивом.Перед описанием имени члена класса или метода можно указать спецификатордоступа с помощью значков+ (public),- (private) или# (protected).Для статических членов класса после спецификатора доступа указываетсясимвол $.Большинство ООЯП поддерживают следующие отношения между классами:Ассоциация.Наследование.Агрегация.Использование.Инстанцирование.9АссоциацияАссоциация – отношение, показывающее, что двакласса концептуально взаимодействуют друг с другом.Отношение ассоциации удобно представлять в виде ERдиаграмм (entity – relationships – сущность - связь), восновном используемым при разработке реляционных базданных.

Связи изображаются сплошными линиями безнаправления.Виды связей, представляемых ER-диаграммами:1—11—NN—NРазличают обязательное и необязательное участиесущностей в установленных между ними связях.Примеры:покупатель 0...N ----- 0...Nтовары10многоугольник 1 ----- 3...N вершинаНаследованиеЧасть – общее ( “ is a ”).Отношение задается в виде стрелки снезакрашенным треугольником на конце, котораяуказывает на базовый класс.Пример:животноебазовый класссуперкласс<кошкапроизводный классподкласс11Агрегация.Часть – целое (“ has a ”).Строгую агрегацию – композиция.Нестрогая агрегация - агрегацию (при этом один объект может бытьвключен в разные объекты одновременно).Композиция обозначается стрелкой с закрашенным ромбом на конце,направленной на включающий класс, а агрегация – стрелкой снезакрашенным ромбом на конце.Примеры:треугольник3 точка.class triangle {...point p1,p2,p3; ...}магазинclass shop {...goods * g; ...}0...N товар.12Использование и ИнстанцированиеОтношение использования возникает, когда в прототипе метода одного класса используется имя другогокласса; в теле метода одного класса - локальный объект другого класса; в теле метода одного класса вызывается функция другого класса.Использующий класс называют client,а используемый supplier.Отношение использования обозначается пунктирной стрелкойуказывающей на класс supplier.Пример:треугольник+move (точка p1,...

)------>точкаИнстанцирование – связь между шаблоном класса и классом результатом генерации по шаблону.В UML инстанцирование обозначается стрелкой, идущей от шаблонакласса к конкретной его реализации.13.