straustrup2 (852740), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Возможно другое решение, когда ее предоставляет сам шаблонный класс Vector. Однако,такое решение имеет смысл только при условии, что для типов элементов возможно осмысленноепонятие сравнения. Обычно в такой ситуации функцию sort() определяют только для векторов, накоторых определена операция < :template<class T> void sort(SortableVector<T>& v){unsigned n = v.size();for (int i=0; i<n-1; i++)for (int j=n-1; i<j; j--)if (v.lessthan(v[j],v[j-1])) {// меняем местами v[j] и v[j-1]T temp = v[j];v[j] = v[j-1];v[j-1] = temp;}}Класс SortableVector (сортируемый вектор) можно определить так:template<class T> class SortableVector: public Vector<T>, public Comparator<T> {public:SortableVector(int s) : Vector<T>(s) { }};Чтобы это определение имело смысл еще надо определить шаблонный класс Comparator(сравниватель):template<class T> class Comparator {public:inline static lessthan(T& a, T& b){ return strcmp(a,b)<0; }// ...};// функция "меньше"Чтобы устранить тот эффект, что в нашем случае операция < дает не тот результат для типа char*, мыопределим специальный вариант класса сравнивателя:class Comparator<char*> {public:inline static lessthan(const char* a, const char* b)// функция "меньше"{ return strcmp(a,b)<0; }// ...};Описание специального варианта шаблонного класса для char* полностью подобно тому, как впредыдущем разделе мы определили специальный вариант шаблонной функции для этой же цели.Чтобы описание специального варианта шаблонного класса сработало, транслятор должен обнаружить217Бьерн Страуструп.Язык программирования С++его до использования.
Иначе будет использоваться создаваемый по шаблону класс. Поскольку классдолжен иметь в точности одно определение в программе, использовать и специальный вариант класса,и вариант, создаваемый по шаблону, будет ошибкой.Поскольку у нас уже специальный вариант класса Comparator для char*, специальный вариант классаSortableVector для char* не нужен, и можем, наконец, попробовать сортировку:void f(SortableVector<int>& vi,SortableVector<String>& vc,SortableVector<int>& vi2,SortableVector<char*>& vs){sort(vi);sort(vc);sort(vi2);sort(vs);}Возможно иметь два вида векторов и не очень хорошо, но, по крайней мере, SortableVector являетсяпроизводным от Vector.
Значит если в функции не нужна сортировка, то в ней и не надо знать о классеSortableVector, а там, где нужно, сработает неявное преобразование ссылки на производный класс вссылку на общий базовый класс. Мы ввели производный от Vector и Comparator класс SortableVector(вместо того, чтобы добавить функции к классу, производному от одного Vector) просто потому, чтокласс Comparator уже напрашивался в предыдущим примере. Такой подход типичен при созданиибольших библиотек. Класс Comparator естественный кандидат для библиотеки, поскольку в нем можноуказать различные требования к операциям сравнения для разных типов.8.4.3 Передача операций как параметров функцийМожно не задавать функцию сравнения как часть типа Vector, а передавать ее как второй параметрфункции sort().
Этот параметр является объектом класса, в котором определена реализация операциисравнения:template<class T> void sort(Vector<T>& v, Comparator<T>& cmp){unsigned n = v.size();for (int i = 0; i<n-1; i++)for ( int j = n-1; i<j; j--)if (cmp.lessthan(v[j],v[j-1])) {// меняем местами v[j] и v[j-1]T temp = v[j];v[j] = v[j-1];v[j-1] = temp;}}Этот вариант можно рассматривать как обобщение традиционного приема, когда операция сравненияпередается как указатель на функцию.
Воспользоваться этим можно так:void f(Vector<int>& vi,Vector<String>& vc,Vector<int>& vi2,Vector<char*>& vs){Comparator<int> ci;Comparator<char*> cs;Comparator<String> cc;sort(vi,ci);// sort(Vector<int>&);sort(vc,cc);// sort(Vector<String>&);sort(vi2,ci); // sort(Vector<int>&);sort(vs,cs);// sort(Vector<char*>&);218Бьерн Страуструп.Язык программирования С++}Отметим, что включение в шаблон класса Comparator как параметра гарантирует, что функция lessthanбудет реализовываться подстановкой.
В частности, это полезно, если в шаблонной функциииспользуется несколько функций, а не одна операция сравнения, и особенно это полезно, когда этифункции зависят от хранящихся в том же объекте данных.8.4.4 Неявная передача операцийВ примере из предыдущего раздела объекты Comparator на самом деле никак не использовались ввычислениях. Это просто "искусственные" параметры, нужные для правильного контроля типов.Введение таких параметров достаточно общий и полезный прием, хотя и не слишком красивый. Однако,если объект используется только для передачи операции (как и было в нашем случае), т.е. ввызываемой функции не используется ни значение, ни адрес объекта, то можно вместо этогопередавать операцию неявно:template<class T> void sort(Vector<T>& v){unsigned n = v.size();for (int i=0; i<n-1; i++)for (int j=n-1; i<j; j--)if (Comparator<T>::lessthan(v[j],v[j-1])) {// меняем местами v[j] и v[j-1]T temp = v[j];v[j] = v[j-1];v[j-1] = temp;}}В результате мы приходим к первоначальному варианту использования sort():void f(Vector<int>& vi,Vector<String>& vc,Vector<int>& vi2,Vector<char*>& vs){sort(vi);// sort(Vector<int>&);sort(vc);// sort(Vector<String>&);sort(vi2); // sort(Vector<int>&);sort(vs);// sort(Vector<char*>&);}Основное преимущество этого варианта, как и двух предыдущих, по сравнению с исходным вариантомв том, что часть программы, занятая собственно сортировкой, отделена от частей, в которых находятсятакие операции, работающие с элементами, как, например lessthan.
Необходимость подобногоразделения растет с ростом программы, и особенный интерес это разделение представляет припроектировании библиотек. Здесь создатель библиотеки не может знать типы параметров шаблона, апользователи не знают (или не хотят знать) специфику используемых в шаблоне алгоритмов. 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.