Wprowadzenie do szablonów – szablony funkcji

Wprowadzenie do szablonów – szablony funkcji
Bogdan Kreczmer
ZPCiR IIAiR PWr
pokój 307 budynek C3
[email protected]
c 2006–2010 Bogdan Kreczmer?
Copyright °
? Niniejszy dokument zawiera materiały do wykładu na temat programowania obiektowego. Jest on udostepniony
˛
pod warun-
kiem wykorzystania wyłacznie
˛
do własnych prywatnych potrzeb i może on być kopiowany wyłacznie
˛
w całości, razem z niniejsza˛
strona˛ tytułowa.
˛
Separacja kodu i typów
W jezykach
˛
takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacja˛ kodu i typu parametrów. Wartości z jakimi wywoływane sa˛ funkcje i procedury moga˛ parametryzować ich
działanie. Jednak ich typy zostaja˛ ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji.
Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów.
Możliwe rozwiazania:
˛
• Implementacja algorytmu dla wszystkich typów, dla których przewidziane jest jego
zastosowanie.
• Implementacja algorytmu dla typu podstawowego takiego jak void∗ lub Object.
• Zdefiniowanie makr i wykorzystanie specjalnych preprocesorów (np.
cpp dla
C/C++).
Najlepszym rozwiazaniem
˛
dla postawionego problemu jest koncepcja
szablonów.
c 2006–2010 Bogdan Kreczmer
Copyright °
Wprowadzenie do szablonów – szablony funkcji
1
Podstawowe cechy
• Szablony pozwalaja˛ na definiowanie funkcji, których typy
parametrów sa˛ także parametrami tych funkcji.
• Możliwe jest definiowanie klas, które parametryzowane
moga˛ być typami pól wystepuj
˛ acych
˛
w tych klasach i/lub
też typami parametrów metod.
• Programista definiuje tylko raz dany szablon. Kompilator
dokonuje dedukcji typów parametrów danego szablonu i
konkretyzuje go tworzac
˛ kod dla użytych typów w wywołaniu funkcji lub definicji obiektu danej klasy.
• Programista może też jawnie określić “wartości” parametrów szablonu.
c 2006–2010 Bogdan Kreczmer
Copyright °
Wprowadzenie do szablonów – szablony funkcji
2
Podstawowe cechy
Zalety:
? Szablony daja˛ możliwość tworzenia uniwersalnych
algorytmów i uniwersalnych struktur danych.
? W odróżnieniu od makr możliwe jest zachowanie
przejrzystości kodu.
? W odróżnieniu od wykorzystywania typów bazowych
pozwalaja˛ zachować ścisła˛ kontrole˛ typów w trakcie
kompilacji.
Wady:
◦ Brak możliwości tworzenia oddzielnych jednostek
kompilacji (modułów) w postaci “czystych” szablonów.
c 2006–2010 Bogdan Kreczmer
Copyright °
Wprowadzenie do szablonów – szablony funkcji
3
Szablon funkcji
template <class Typ>
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return w1 < w2 ? w2 : w1;
}
enum Symbole { a=1, b, c };
int main( )
{
cout <<
cout <<
cout <<
cout <<
}
max(1,2) << endl;
max(1.1, 2.2) << endl;
max(’A’,’B’) << endl;
max( a , b ) << endl;
Wynik działania:
2
2.2
B
2
W tym przykładzie kompilator generuje kod funkcji max dla czterech przypadków. Słowo kluczowe
class może zostać zastapione
˛
przez typename.
c 2006–2010 Bogdan Kreczmer
Copyright °
Wprowadzenie do szablonów – szablony funkcji
4
Szablon funkcji
struct Wektor { // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
float x, y;
Wektor( float x = 0, float y = 0 ): x(x), y(y) { }
bool operator < ( const Wektor& W ) const
{ return x∗ x+ y∗ y < W. x∗W. x+W. y∗W. y; }
}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
template < typename Typ >
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return w1 < w2 ? w2 : w1;
}
int main( )
{
Wektor W1(1,1), W2(-2,1);
W1 = max( W1, W2 );
cout << W1. x << ”, ” << W1. y << endl;
}
Wynik działania:
-2, 1
Szablon funkcji można wykorzystywać dla własnych klas, o ile wszystkie realizowane w nim operacje
bed
˛ a˛ legalne.
c 2006–2010 Bogdan Kreczmer
Copyright °
Wprowadzenie do szablonów – szablony funkcji
5
Szablon funkcji
template <typename Typ>
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return cout << ”S: ”, w1 < w2 ? w2 : w1;
}
const char∗ max( const char∗ s1, const char∗ s2 )
{
return cout << ”F: ”, std::strcmp(s1,s2) < 0 ? s2 : s1;
}
int main( )
{
cout << max(”Abacki”,”Kowalski”) << endl;
cout << max<const char∗>(”Abacki”, ”Kowalski”) << endl;
cout << max<>(”Abacki”,”Kowalski”) << endl;
Wynik działania:
}
F: Kowalski
S: Abacki
S: Abacki
Funkcje zdefiniowane przez szablony moga˛ być przeciażone
˛
zwykłymi funkcjami. Można jednak
wymusić użycie funkcji zdefiniowanej przez szablon.
c 2006–2010 Bogdan Kreczmer
Copyright °
Wprowadzenie do szablonów – szablony funkcji
6
Szablon funkcji
template <typename Typ>
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return cout << ”S: ”, w1 < w2 ? w2 : w1;
}
template <>
const char ∗ max<const char ∗>(const char ∗ s1, const char ∗ s2)
{
return cout << ”F: ”, std::strcmp(s1,s2) < 0 ? s2 : s1;
}
int main( )
{
cout << max(”Abacki”,”Kowalski”) << endl;
cout << max<const char∗>(”Abacki”, ”Kowalski”) << endl;
cout << max<>(”Abacki”,”Kowalski”) << endl;
Wynik działania:
}
F: Kowalski
F: Kowalski
F: Kowalski
Można tworzyć specjalizacje˛ szablonu funkcji dla wybranego typu.
c 2006–2010 Bogdan Kreczmer
Copyright °
Wprowadzenie do szablonów – szablony funkcji
7