straustrup2 (852740), страница 58

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

Текст из файла (страница 58)

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 { /* ...

*/ };Vector<circle*> v4;Vector<shape*> v5;Vector<circle*> v6;Здесь v4 и v6 одного типа, а v5 имеет совершенно другой тип. Из того факта, что существует неявноепреобразование circle в shape и circle* в shape*, не следует, что есть неявные преобразованияVector<circle*> в Vector<shape*> или Vector<circle*>* в Vector<shape*>* :v5 = v6;// несоответствие типовДело в том, что в общем случае структура (представление) класса, созданного по шаблону типа, такова,что для нее не предполагаются отношения наследования.

Так, созданный по шаблону класс можетсодержать объект типа, заданного в шаблоне как параметр, а не просто указатель на него. Кроме того,допущение подобных преобразований приводит к нарушению контроля типов:void f(Vector<circle>* pc){Vector<shape>* ps = pc;(*ps)[2] = new square;////////ошибка: несоответствие типовкруглую ножку суем в квадратноеотверстие (память выделена дляsquare, а используется для circle}На примерах шаблонов Islist, Tlink, Slist, Splist, Islist_iter, Slist_iter и SortableVector мы видели, чтошаблоны типа дают удобное средство для создания целых семейств классов. Без шаблонов созданиетаких семейств только с помощью производных классов может быть утомительным занятием, а значит,ведущим к ошибкам.

С другой стороны, если отказаться от производных классов и использовать толькошаблоны, то появляется множество копий функций-членов шаблонных классов, множество копийописательной части шаблонных классов и во множестве повторяются функции, использующие шаблонытипа.224Бьерн Страуструп.Язык программирования С++8.7.1 Задание реализации с помощью параметров шаблонаВ контейнерных классах часто приходится выделять память. Иногда бывает необходимо (или простоудобно) дать пользователю возможность выбирать из нескольких вариантов выделения памяти, а такжепозволить ему задавать свой вариант. Это можно сделать несколькими способами.

Один из способовсостоит в том, что определяется шаблон типа для создания нового класса, в интерфейс которого входитописание соответствующего контейнера и класса, производящего выделение памяти по способу,описанному в $$6.7.2:template<class T, class A> class Controlled_container: public Container<T>, private A {// ...void some_function(){// ...T* p = new(A::operator new(sizeof(T))) T;// ...}// ...};Шаблон типа здесь необходим, поскольку мы создаем контейнерный класс.

Наследование отContainer<T> нужно, чтобы класс Controlled_container можно было использовать как контейнерныйкласс. Шаблон типа с параметром A позволит нам использовать различные функции размещения:class Shared : public Arena { /* ... */ };class Fast_allocator { /* ... */ };Controlled_container<Process_descriptor,Shared> ptbl;Controlled_container<Node,Fast_allocator> tree;Controlled_container<Personell_record,Persistent> payroll;Это универсальный способ предоставлять производным классам содержательную информацию ореализации.

Его положительными качествами являются систематичность и возможность использоватьфункции-подстановки. Для этого способа характерны необычно длинные имена. Впрочем, как обычно,typedef позволяет задать синонимы для слишком длинных имен типов:typedefControlled_container<Personell_record,Persistent> pp_record;pp_record payroll;Обычно шаблон типа для создания такого класса как pp_record используют только в том случае, когдадобавляемая информация по реализации достаточно существенна, чтобы не вносить ее в производныйкласс ручным программированием.

Характеристики

Список файлов книги