Szablony funkcji i szablony klas

Transkrypt

Szablony funkcji
Szablony klas – Wprowadzenie
Bogdan Kreczmer
[email protected]
Zakład Podstaw Cybernetyki i Robotyki
Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki
Politechnika Wrocławska
Kurs: Programowanie obiektowe
c
Copyright2011
Bogdan Kreczmer
Niniejszy dokument zawiera materiały do wykładu dotyczącego programowania obiektowego. Jest on
udostępniony pod warunkiem wykorzystania wyłącznie do własnych prywatnych potrzeb i może on być kopiowany
wyłącznie w całości, razem z niniejszą stroną tytułową.
Programowanie obiektowe
Szablony funkcji
Niniejsza prezentacja została wykonana przy użyciu systemu składu LATEX oraz stylu beamer, którego autorem
jest Till Tantau.
Strona domowa projektu Beamer:
http://latex-beamer.sourceforge.net
Szablony funkcji
1
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Własności szablonów
Szablony funkcji w praktyce
2
Najważniejsze cechy
Proste szablony
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Problemy z tłumaczeniem
template
.
&
wzorzec
szablon
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Problemy z tłumaczeniem
template
.
&
wzorzec
szablon
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Dlaczego szablony?
W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia
z separacją kodu i typu parametrów. Wartości z jakimi
wywoływane są funkcje i procedury mogą parametryzować ich działanie. Jednak ich typy zostają ustalone raz
na zawsze w momencie ich definicji.
Problem:
Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Dlaczego szablony?
W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia
z separacją kodu i typu parametrów. Wartości z jakimi
wywoływane są funkcje i procedury mogą parametryzować ich działanie. Jednak ich typy zostają ustalone raz
na zawsze w momencie ich definicji.
Problem:
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Dlaczego szablony?
Problem:
Możliwe rozwiązania:
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++).
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Dlaczego szablony?
Problem:
void∗ lub Object.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Dlaczego szablony?
Problem:
void∗ lub Object.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Dlaczego szablony?
Problem:
void∗ lub Object.
Najlepszym rozwiązaniem dla postawionego problemu jest koncepcja
szablonów.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Dlaczego szablony?
Problem:
void∗ lub Object.
szablonów.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Dlaczego szablony?
Problem:
void∗ lub Object.
szablonów.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Podstawowe cechy
Szablony pozwalają na definiowanie funkcji, których typy
parametrów są także parametrami tych funkcji.
Możliwe jest definiowanie klas, które parametryzowane mogą być
typami pól występujących 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
tworząc kod dla użytych typów w wywołaniu funkcji lub definicji
obiektu danej klasy.
Programista może też jawnie określić “wartości” parametrów
szablonu.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Podstawowe cechy
parametrów metod.
szablonu.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Podstawowe cechy
parametrów metod.
szablonu.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Podstawowe cechy
parametrów metod.
szablonu.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Wady i zalety
Zalety:
? Szablony dają możliwość tworzenia uniwersalnych algorytmów i uniwersalnych struktur danych.
? W odróżnieniu od makr możliwe jest zachowanie przejrzystości kodu.
? W odróżnieniu od wykorzystywania typów bazowych
pozwalają zachować ścisłą kontrolę typów w trakcie
kompilacji.
Wady:
◦ Brak możliwości tworzenia oddzielnych jednostek kompilacji (modułów) w postaci “czystych” szablonów.
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Szablony funkcji – przykład dla typów wbudowanych
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;
Szablony funkcji
Podstawowa idea
{
}
enum
int main( )
{
cout <<
cout <<
cout <<
cout <<
}
Max(1,2) << endl;
Max(1.1, 2.2) << endl;
Szablony funkcji
Podstawowa idea
{
}
enum
W tym przykładzie kompilator
generuje kod funkcji Max dla czterech
przypadków. Słowo kluczowe class
może zostać zastąpione przez
typename.
int main( )
{
cout <<
cout <<
cout <<
cout <<
}
Max(1,2) << endl;
Max(1.1, 2.2) << endl;
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Szablony funkcji – własna klasa
{
return w1 < w2 ? w2 : w1; Czy szablon można stosować również
}
dla własnych klas?
int main( )
{
Wektor W1(1,1), W2(4,5), W3;
W3 = Max(W1,W2);
}
Szablony funkcji
Podstawowa idea
struct Wektor {
float x, y;
};
{
}
int main( )
{
Wektor W1(1,1), W2(4,5), W3;
}
W3 = Max(W1,W2);
Szablony funkcji
Podstawowa idea
struct Wektor {
float x, y;
};
W takiej postaci na pewno nie będzie
Typ Max( Typ w1, Typ w2 ) dobrze. Dlaczego?
{
}
int main( )
{
Wektor W1(1,1), W2(4,5), W3;
}
W3 = Max(W1,W2);
Szablony funkcji
Podstawowa idea
struct Wektor {
float x, y;
};
Problemem jest operacja prównania
Typ Max( Typ w1, Typ w2 ) dwóch wektorów. Dlaczego?
{
}
int main( )
{
Wektor W1(1,1), W2(4,5), W3;
}
W3 = Max(W1,W2);
Szablony funkcji
Podstawowa idea
struct Wektor {
float x, y;
};
bool operator < ( const Wektor& W ) const
{ return x∗x+y∗y < W.x∗W.x+W.y∗W.y; }
Aby było dobrze, należy zdefiniować
Typ Max( Typ w1, Typ w2 ) przeciążenie operatora porównania.
{
}
int main( )
{
Wektor W1(1,1), W2(4,5), W3;
}
W3 = Max(W1,W2);
Szablony funkcji
Podstawowa idea
Szablony funkcji – porównywanie napisów
{
}
Czy funkcja Max w przypadku
napisów będzie działać zgodnie z
naszymi oczekiwaniami?
int main( )
{
cout << Max(”Kowalski”,”Abacki”) << endl;
}
Szablony funkcji
Podstawowa idea
{
}
Aby mieć porównywanie napisów
zamiast wskaźników należy
zdefiniować wariant tej funkcji dla
przypadku napisów.
const char∗ Max( const char∗ s1, const char∗ s2 )
{
return strcmp(s1,s2) < 0 ? s2 : s1;
}
int main( )
{
}
Szablony funkcji
Podstawowa idea
{
}
Wciąż jednak jest możliwe
wywoływanie szablonów poprzez
jawną specyfikację jego parametrów.
{
}
int main( )
{
cout << Max<const char∗>(”Kowalski”,”Abacki”) << endl;
}
Szablony funkcji
Podstawowa idea
{
}
Można jednak pominąć specyfikację
parametrów. Wówczas odpowiednie
parametry zostaną wydedukowane na
podstawie parametrów funkcji.
{
}
int main( )
{
cout << Max< >(”Kowalski”,”Abacki”) << endl;
}
Szablony funkcji
Podstawowa idea
{
}
Czy jakoś poprawić szablony, aby nie
trzeba było pisać oddzielnej funkcji.
{
}
int main( )
{
}
Szablony funkcji
Podstawowa idea
{
}
Dodatkową funkcję trzeba napisać,
ale można ujednolicić podejście i
zrobić to w ramach danego szablonu
tworząc jego specjalizację.
template <>
const char∗ Max<const char∗>( const char∗ s1, const char∗ s2 )
{
}
int main( )
{
}
Szablony funkcji
Proste szablony
Szablony klas
Szablony klas pozwalają na przedstawienie ogólnych pojęć i
wzajemnych ich związków.
Pozwalają na abstrahowanie od typu poszczególnych
atrybutów związanych z danym pojęciem.
Pozwalają programiście skoncentrować na ogólnych
zależnościach i mechanizmach.
Szablony pozwalają na generowanie i optymalizowania już na
etapie kompilacji poprzez użycie specyficznych konstrukcji
programistycznych.
Umożliwiają realizację idei programowania uogólnionego.
Szablony funkcji
Proste szablony
Szablony klas
programistycznych.
Szablony funkcji
Proste szablony
Szablony klas
programistycznych.
Szablony funkcji
Proste szablony
Szablony klas
programistycznych.
Szablony funkcji
Proste szablony
Szablony klas
programistycznych.
Szablony funkcji
Proste szablony
Ogólna postać szablonu
template < lista-parametrow-rozdzielonych-przecinkami >
class Klasa {
...
};
Szablony funkcji
Proste szablony
class Klasa {
...
};
Dopuszczalne parametry:
typ wbudowany lub zdefiniowany przez użytkownika,
stała w czasie kompilacji (liczba, wskaźnik, znaki itp.),
inny szablon.
Szablony funkcji
Proste szablony
class Klasa {
...
};
inny szablon.
Szablony funkcji
Proste szablony
class Klasa {
...
};
inny szablon.
Szablony funkcji
Proste szablony
class Klasa {
...
};
inny szablon.
Szablony funkcji
Proste szablony
Przykład szablonu stosu
template < typename TYP >
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
Stos( ) { Ilosc = 0; }
bool Pobierz(TYP& El)
{ return ! Ilosc ? false : El = Tab[−− Ilosc], true; }
};
bool Poloz(const TYP& El)
{ return Ilosc >= ROZ STOSU ? false : Tab[ Ilosc++] = El, true; }
Słowo kluczowe typename sygnalizuje, że parametr szablonu jest
typem.
Szablony funkcji
Proste szablony
template < class TYP >
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
int main( )
{
Stos<float> St;
}
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
int main( )
{
Stos<double[100]>
}
St;
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
int main( )
{
Stos<std::string>
}
St;
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
int main( )
{
Stos<std::istream>
}
St;
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
int main( )
{
Stos<std::istream>
}
St;
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
P
P
{ return ! Ilosc ? false : El
=
PTab[−− Ilosc], true; }
P
P
{ return Ilosc >= ROZ STOSU ? false : Tab[ Ilosc++]
El, true; }
=
P
int main( )
{
Stos<std::istream>
}
St;
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
int main( )
{
Stos<std::istream∗> St;
}
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
int main( )
{
Stos<std::istream&>
}
St;
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
int main( )
{
Stos<std::istream&>
}
St;
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
int main( )
{
Stos< Stos< Stos< char[20]
}
> > > St;
Szablony funkcji
Proste szablony
class Stos {
TYP
Tab[ROZ STOSU];
unsigned int Ilosc;
public :
};
Szablony funkcji
Proste szablony
template < typename TYP, unsigned int Rozmiar
class Stos {
TYP
Tab[Rozmiar];
unsigned int Ilosc;
public :
>
};
{ return Ilosc >= Rozmiar ? false : Tab[ Ilosc++] = El, true; }
Szablony funkcji
Proste szablony
template < typename TYP, unsigned int Rozmiar
class Stos {
TYP
Tab[Rozmiar];
unsigned int Ilosc;
public :
>
};
int main( )
{
Stos<float, 100>
}
St;
Szablony funkcji
Proste szablony
template < typename TYP, unsigned int Rozmiar= 100
class Stos {
TYP
Tab[Rozmiar];
unsigned int Ilosc;
public :
>
};
int main( )
{
Stos<float, 100>
}
St;
Szablony funkcji
Proste szablony
template < typename TYP, unsigned int Rozmiar= 100
class Stos {
TYP
Tab[Rozmiar];
unsigned int Ilosc;
public :
>
};
int main( )
{
Stos<float> St;
}
Szablony funkcji
Proste szablony
Koniec prezentacji

Szablony funkcji i szablony klas

Transkrypt

Podobne dokumenty

oferta grawerka udarowa 35w + dwa szablony

Karta Techniczna szablony

Wykorzystanie gotowych szablonów w PPoint ver. 2007

Spódniczka - Tutu

to get the file

Pełna oferta szablonów SMT

szablony wycinane laserowo 2014