Д. Стефенс - C++. Сборник рецептов

Имеется класс, чьи члены в различных ситуациях должны иметь разные типы, а использование обычного полиморфного поведения очень сложно или сильно избыточно. Другими словами, как разработчик класса, вы хотите, чтобы пользователь класса при создании объектов этого класса мог выбрать типы различных его частей, вместо того чтобы указывать их при первоначальном определении класса.

Для параметризации типов, которые используются при объявлении членов класса (и в других случаях), используйте шаблон класса. Это значит, что требуется написать класс с заполнителями типов, оставив, таким образом, выбор используемых типов на усмотрение пользователя класса. В примере 8.12 показан пример класса узла дерева, который может указывать на любой тип.

Пример 8.12. Написание шаблона класса

#include

#include

using namespace std;

template

class TreeNode {

public:

TreeNode (const T& val) : val_(val), left_(NULL), right_(NULL) {}

~TreeNode() {

delete left_;

delete right_;

}

const T& getVal() const {return(val_);}

void setVal(const T& val) {val_ = val;}

void addChild(TreeNode* p) {

const T& other = p->getVal();

if (other > val_)

if (rights)

right_->addChild(p);

else

right_ = p;

else

if (left_)

left_->addChild(p);

else

left_ = p;

}

const TreeNode* getLeft() {return(left_);}

const TreeNode* getRight() {return(right_);}

private:

T val_;

TreeNode* left_;

TreeNode* right_;

};

int main() {

TreeNode node1("frank");

TreeNode node2("larry");

TreeNode node3("bill");

node1.addChild(&node2);

node1.addChild(&node3);

}

Шаблоны классов предоставляют способ параметризации типов, используемых в классе, так что эти типы могут указываться пользователем класса при создании объектов. Однако шаблоны могут оказаться несколько запутанными, так что позвольте мне перед разбором их работы пояснить приведенный выше пример.

Рассмотрим объявление шаблона класса TreeNodeиз примера 8.12.

template class TreeNode {

//...

Часть template— это то, что делает этот класс шаблоном, а не обычным классом. Эта строка говорит, что T— это имя типа, который будет указан при использовании класса, а не при его объявлении. После этого параметр Tможет использоваться в объявлении и определении TreeNodeтак, как будто это обычный тип — встроенный или определенный пользователем. Например, имеется частный член с именем val_, который должен иметь тип T. Тогда его объявление будет иметь вид:

T val_;

Здесь просто объявляется член класса с именем val_некоторого типа, который будет определен позднее. Это объявление выглядит так же, как и при использовании для val_типов int, float, MyClassили string. В этом отношении его можно рассматривать как макрос (т.е. использование #define), хотя сходство с макросом на этом и заканчивается.

Параметр типа может применяться любым способом, которым можно использовать обычный параметр: возвращаемые значения, указатели, параметры методов и т.д. Рассмотрим методы установки и получения val_.

const T& getVal() const (return(val_);}

void setVal(const T& val) {val_ = val;}

getValвозвращает const-ссылку на val_, имеющий тип T, a setValпринимает ссылку на Tи записывает ее значение в val_. Некоторые сложности появляются в отношении методов getLeftи getRight, так что далее я вернусь к этому вопросу. Подождите немного.

Теперь, когда TreeNodeобъявлен с помощью заполнителя типа, его должен использовать клиентский код. Вот как это делается.

TreeNode— это простая реализация двоичного дерева. Чтобы создать дерево, которое хранит строковые значения, создайте узлы следующим образом.

ТreeNode node1("frank");

TreeNode node2("larry");

TreeNode node3("bill");

Тип между угловыми скобками — это то, что используется вместо Tпри создании экземпляра класса . Создание экземпляра шаблона — это процесс, выполняемый компилятором при создании версии TreeNodeпри условии, что T— это string. Двоичное физическое представление TreeNodeсоздается тогда, когда создается его экземпляр (и только в этом случае). В результате в памяти получается структура, эквивалентная той, которая была бы, если TreeNodeбыл написан без ключевого слова templateи параметра типа, а вместо Tиспользовался бы string.