Освой самостоятельно С++ за 21 день.

Либерти Джесс

• Что такое шаблоны и как их использовать

• Как создать класс шаблонов

• Как создаются шаблоны функций

• Что представляет собой стандартная библиотека шаблонов (STL) и как ею пользоваться

Что такое шаблоны

При подведении итогов за вторую неделю обучения вы узнали, как построить объект PartsList и как его использовать для создания объекта PartsCatalog. Если же вы хотите воспользоваться объектом PartsList, чтобы составить, например, список кошек, у вас возникнет проблема: объект PartsList

знает только о запчастях.

Чтобы решить эту проблему, можно создать базовый класс List и произвести из него классы PartsList и CatsList. Затем можно вырезать и вставить существенную часть класса PartsList в объявление нового класса CatsList. А через неделю, когда вы захотите составить список объектов Car, вам придется опять создавать новый класс и снова "вырезать и вставлять".

Очевидно, что это неприемлемое решение. Ведь через какое-то время класс List и его производные классы придется расширять. А работа, которую пришлось бы проделать, чтобы убедиться в том, что все изменения, коснувшиеся базового класса, распространены и на все связанные классы, превратилась бы в настоящий кошмар.

Благодаря шаблонам, эта проблема легко решается, а с принятием стандарта ANSI шаблоны стали неотъемлемой частью языка C++, подобно которому они сохраняют тип и очень гибки.

Параметризованные типы

С помошью шаблонов можно "научить" компилятор составлять список элементов любого типа, а не только заданного: PartsList — это список частей, CatsList — это список кошек. Единственное отличие между ними — тип элементов списка. При использовании шаблонов тип элементов списка становится параметром для определения класса.

Обшим компонентом практически всех библиотек C++ является класс массивов. Как показано на примере с классом List, утомительно и крайне неэффективно создавать один класс массивов для целых, другой — для двойных слов, а еще один — для массива элементов типа Animals. Шаблоны позволяют объявить параметризованный класс массивов, а затем указать, какой тип объекта будет содержаться в каждом экземпляре массива. Заметьте, что стандартная библиотека шаблонов предоставляет стандартизированный набор контейнерных классов, включая массивы, списки и т.д. Сейчас мы выясняем, что нужно для создания вашего собственного класса, только для того, чтобы вы до конца поняли, как работают шаблоны; но в коммерческой программе вы почти стопроцентно будете использовать классы библиотеки STL, а не собственного изготовления.

Создание экземпляра шаблона

Экземпляризация (instantiation) — это операция создания определенного типа из шаблона. Отдельные классы называются экземплярами шаблона.

Параметризованные шаблоны (parameterized templates) предоставляют возможность создания общего класса и для построения конкретных экземпляров передают этому классу в качестве параметров типы данных.

Объявление шаблона

Объявляем параметризованный объект Array (шаблон для массива) путем записи

следующих строк:

1: template <class T> // объявляем шаблон и параметр

2: class Array // параметризуемый класс

3: {

4: public:

5: Array;

6: // здесь должно быть полное определение класса

7: };

Ключевое слово template используется в начале каждого объявления и определения класса шаблона. Параметры шаблона располагаются за ключевым словом template. Параметры — это элементы, которые изменяются с каждым экземпляром. Например, в приведенном выше шаблоне массивов будет изменяться тип объектов, сохраняемых в массиве. Один экземпляр шаблона может хранить массив целых чисел, а другой — массив объектов класса Animals.

В этом примере используется ключевое слово class, за которым следует идентификатор Т. Это ключевое слово означает, что параметром является тип. Идентификатор T используется в остальной части определения шаблона, указывая тем самым на параметризованный тип. В одном экземпляре этого класса вместо идентификатора T повсюду будет стоять тип int, а в другом — тип Cat.

Чтобы объявить экземпляры параметризованного класса Array для типов int и Cat, следует написать:

Array<int> anIntArray;

Array<Cat> aCatArray;

Объект anIntArray представляет собой массив целых чисел, а объект aCatArray — массив элементов типа Cat. Теперь вы можете использовать тип Array<int> в любом месте, где обычно указывается какой-либо тип — для возвращаемого функцией значения, для параметра функции и т.д. В листинге 19.1 содержится полное объявление уже рассмотренного нами шаблона Array.

Примечание:Программа в листинге 19.1 не завершена!

Листинг 19.1. Шаблон класса Array

1: //Листинг 19.1. Шаблон класса массивов

2: #include <iostream.h>

3: const int DefaultSize = 10;

4:

5: template <class T> // объявляем шаблон и параметр

6: class Array // параметризуемый класс

7: {

8: public:

9: // конструкторы

10: Array(int itsSize = DefaultSize);

11: Array(const Array &rhs);

12: ~Array { delete [] pType; }

13:

14: // операторы

15: Array& operator=(const Array&);

16: T& operator[](int offSet) { return pType[offSet]; }

17:

18: // методы доступа

19: int getSize { return itsSize; }

20:

21: private:

22: T *pType;

23: int itsSize;

24: };

Результат:

Результатов нет. Эта программа не завершена.

Анализ: Определение шаблона начинается в строке 5 с ключевого слова template за которым следует параметр. В данном случае параметр идентифицируется как тип за счет использования ключевого слова class, а идентификатор T используется для представления параметризованного типа.