Б. Страуструп - Язык программирования С++ (1119446), страница 60

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 60)

Вчастности, если бы в функции sort() использовался более сложный, оптимизированный и рассчитанныйна коммерческое применение алгоритм, пользователь не очень бы стремился написать свою особуюверсию для типа char*, как это было сделано в $$8.4.1. Хотя реализация класса Comparator дляспециального случая char* тривиальна и может использоваться и в других ситуациях.8.4.5 Введение операций с помощью параметров шаблонного классаВозможны ситуации, когда неявность связи между шаблонной функцией sort() и шаблонным классомComparator создает трудности.

Неявную связь легко упустить из виду и в то же время разобраться в нейможет быть непросто. Кроме того, поскольку эта связь "встроена" в функцию sort(), невозможноиспользовать эту функцию для сортировки векторов одного типа, если операция сравнения рассчитанана другой тип (см. упражнение 3 в $$8.9). Поместив функцию sort() в класс, мы можем явно задаватьсвязь с классом Comparator:219Бьерн Страуструп.Язык программирования С++template<class T, class Comp> class Sort {public:static void sort(Vector<T>&);};Не хочется повторять тип элемента, и это можно не делать, если использовать typedef в шаблонеComparator:template<class T> class Comparator {public:typedef T T; // определение Comparator<T>::Tstatic int lessthan(T& a, T& b) {return a < b;}// ...};В специальном варианте для указателей на строки это определение выглядит так:class Comparator<char*> {public:typedef char* T;static int lessthan(T a, T b) {return strcmp(a,b) < 0;}// ...};После этих изменений можно убрать параметр, задающий тип элемента, из класса Sort:template<class T, class Comp> class Sort {public:static void sort(Vector<T>&);};Теперь можно использовать сортировку так:void f(Vector<int>& vi,Vector<String>& vc,Vector<int>& vi2,Vector<char*>& vs){Sort< int,Comparator<int> >::sort(vi);Sort< String,Comparator<String> >:sort(vc);Sort< int,Comparator<int> >::sort(vi2);Sort< char*,Comparator<char*> >::sort(vs);}и определить функцию sort() следующим образом:template<class T, class Comp>void Sort<T,Comp>::sort(Vector<T>& v){for (int i=0; i<n-1; i++)for (int j=n-1; i<j; j--)if (Comp::lessthan(v[j],v[j-1])) {T temp = v[j];v[j] = v[j-1];v[j-1] = temp;}}Последний вариант ярко демонстрирует как можно соединять в одну программу отдельные ее части.Этот пример можно еще больше упростить, если использовать класс сравнителя (Comp) в качестве220Бьерн Страуструп.Язык программирования С++единственного параметра шаблона.

В этом случае в определениях класса Sort и функции Sort::sort() типэлемента будет обозначаться как Comp::T.8.5 Разрешение перегрузки для шаблонной функцииК параметрам шаблонной функции нельзя применять никаких преобразований типа. Вместо этого принеобходимости создаются новые варианты функции:template<class T> T sqrt(t);void f(int i, double d, complex z){complex z1 = sqrt(i); // sqrt(int)complex z2 = sqrt(d); // sqrt(double)complex z3 = sqrt(z); // sqrt(complex)// ...}Здесь для всех трех типов параметров будет создаваться по шаблону своя функция sqrt.

Еслипользователь захочет чего-нибудь иного, например вызвать sqrt(double), задавая параметр int, нужноиспользовать явное преобразование типа:template<class T> T sqrt(T);void f(int i, double d, complex z){complex z1 = sqrt(double(i)); // sqrt(double)complex z2 = sqrt(d); // sqrt(double)complex z3 = sqrt(z); // sqrt(complex)// ...}В этом примере по шаблону будут создаваться определения только для sqrt(double) и sqrt(complex).Шаблонная функция может перегружаться как простой, так и шаблонной функцией того же имени.Разрешение перегрузки как шаблонных, так и обычных функций с одинаковыми именами происходит затри шага.

Эти правила слишком строгие, и, по всей видимости будут ослаблены, чтобы разрешитьпреобразования ссылок и указателей, а, возможно, и другие стандартные преобразования. Как обычно,при таких преобразованиях будет действовать контроль однозначности.[1]Найти функцию с точным сопоставлением параметров ($$R.13.2); если такая есть, вызвать ее.[2]Найти шаблон типа, по которому можно создать вызываемуюсопоставлением параметров; если такая есть, вызвать ее.[3]Попробовать правила разрешения для обычных функций ($$r13.2); если функция найдена поэтим правилам, вызвать ее, иначе вызов является ошибкой.функциюсточнымВ любом случае, если на первом шаге найдено более одной функции, вызов считается неоднозначными является ошибкой.

Например:template<class T>T max(T a, T b) { return a>b?a:b; };void f(int a, int b, char c, char d){int m1 = max(a,b);// max(int,int)char m2 = max(c,d);// max(char,char)int m3 = max(a,c);// ошибка: невозможно// создать max(int,char)}Поскольку до генерации функции по шаблону не применяется никаких преобразований типа (правило221Бьерн Страуструп.Язык программирования С++[2]), последний вызов в этом примере нельзя разрешить как max(a,int(c)).

Это может сделать сампользователь, явно описав функцию max(int,int). Тогда вступает в силу правило [3]:template<class T>T max(T a, T b) { return a>b?a:b; }int max(int,int);void f(int a, int b, char c, char d){int m1 = max(a,b);// max(int,int)char m2 = max(c,d);// max(char,char)int m3 = max(a,c);// max(int,int)}Программисту не нужно давать определение функции max(int,int), оно по умолчанию будет создано пошаблону.Можно определить шаблон max так, чтобы сработал первоначальный вариант нашего примера:template<class T1, class T2>T1 max(T1 a, T2 b) { return a>b?a:b; };void f(int a, int b, char c, char d){int m1 = max(a,b);// int max(int,int)char m2 = max(c,d);// char max(char,char)int m3 = max(a,c);// max(int,char)}Однако, в С и С++ правила для встроенных типов и операций над ними таковы, что использоватьподобный шаблон с двумя параметрами может быть совсем непросто. Так, может оказаться невернозадавать тип результата функции как первый параметр (T1), или, по крайней мере, это может привестик неожиданному результату, например для вызоваmax(c,i);// char max(char,int)Если в шаблоне для функции, которая может иметь множество параметров с различнымиарифметическими типами, используются два параметра, то в результате по шаблону будетпорождаться слишком большое число определений разных функций.

Более разумно добиватьсяпреобразования типа, явно описав функцию с нужными типами.8.6 Параметры шаблона типаПараметр шаблона типа не обязательно должен быть именем типа (см. $$R.14.2). Помимо имен типовможно задавать строки, имена функций и выражения-константы. Иногда бывает нужно задать какпараметр целое:template<class T, int sz> class buffer {T v[sz];// буфер объектов произвольного типа// ...};void f(){buffer<char,128> buf1;buffer<complex,20> buf2;// ...}Мы сделали sz параметром шаблона buffer, а не его объектов, и это означает, что размер буферадолжен быть известен на стадии трансляции, чтобы его объекты было можно размещать, не используясвободную память. Благодаря этому свойству такие шаблоны как buffer полезны для реализации222Бьерн Страуструп.Язык программирования С++контейнерных классов, поскольку для последних первостепенным фактором, определяющим ихэффективность, является возможность размещать их вне свободной памяти.

Например, если вреализации класса string короткие строки размещаются в стеке, это дает существенный выигрыш дляпрограммы, поскольку в большинстве задач практически все строки очень короткие. Для реализациитаких типов как раз и может пригодиться шаблон buffer.Каждый параметр шаблона типа для функции должен влиять на тип функции, и это влияниевыражается в том, что он участвует по крайней мере в одном из типов формальных параметровфункций, создаваемых по шаблону. Это нужно для того, чтобы функции можно было выбирать исоздавать, основываясь только на их параметрах:template<class T> void f1(T);template<class T> void f2(T*);template<class T> T f3(int);template<int i> void f4(int[][i]);template<int i> void f5(int = i);template<class T, class C> void f6(T);template<class T> void f7(const T&, complex);template<class T> void f8(Vector< List<T> >);////////////////нормальнонормальноошибкаошибкаошибкаошибканормальнонормальноЗдесь все ошибки вызваны тем, что параметр-тип шаблона никак не влияет на формальные параметрыфункций.Подобного ограничения нет в шаблонах типа для классов.

Дело в том, что параметр для такогошаблона нужно указывать всякий раз, когда описывается объект шаблонного класса. С другой стороны,для шаблонных классов возникает вопрос: когда два созданных по шаблону типа можно считатьодинаковыми? Два имени шаблонного класса обозначают один и тот же класс, если совпадают именаих шаблонов, а используемые в этих именах параметры имеют одинаковые значения (с учетомвозможных определений typedef, вычисления выражений-констант и т.д.). Вернемся к шаблону buffer:template<class T, int sz>class buffer {T v[sz];// ...};void f(){buffer<char,20> buf1;buffer<complex,20> buf2;buffer<char,20> buf3;buffer<char,100> buf4;buf1 = buf2; // ошибка: несоответствие типовbuf1 = buf3; // нормальноbuf1 = buf4; // ошибка: несоответствие типов// ...}Если в шаблоне типа для класса используются параметры, задающие не типы, возможно появлениеконструкций, выглядящих двусмысленно:template<int i>class X { /* ...

*/ };void f(int a, int b){X < a > b>;// Как это понимать: X<a> b и потом// недопустимая лексема, или X< (a>b) >; ?}Этот пример синтаксически ошибочен, поскольку первая угловая скобка > завершает параметршаблона. В маловероятном случае, когда вам понадобится параметр шаблона, являющийся223Бьерн Страуструп.Язык программирования С++выражением "больше чем", используйте скобки: X< (a>b)>.8.7 Шаблоны типа и производные классыМы уже видели, что сочетание производных классов (наследование) и шаблонов типа может бытьмощным средством. Шаблон типа выражает общность между всеми типами, которые используются какего параметры, а базовый класс выражает общность между всеми представлениями (объектами) иназывается интерфейсом.

Здесь возможны некоторые простые недоразумения, которых надо избегать.Два созданных по одному шаблону типа будут различны и между ними невозможно отношениенаследования кроме единственного случая, когда у этих типов идентичны параметры шаблона.Например:template<class T>class Vector {/* ... */ }Vector<int> v1;Vector<short> v2;Vector<int> v3;Здесь v1 и v3 одного типа, а v2 имеет совершенно другой тип. Из того факта, что short неявнопреобразуется в int, не следует, что есть неявное преобразование Vector<short> в Vector<int>:v2 = v3;// несоответствие типовНо этого и следовало ожидать, поскольку нет встроенного преобразования int[] в short[].Аналогичный пример:class circle: public shape { /* ...

Характеристики

Список файлов книги