Виталий Ткаченко - Обратные вызовы в C++

Шаблоны в C++ являются инструментом, реализующим параметрический полиморфизм, что означает возможность построения единого (обобщенного) кода для различных типов данных 16 16 В противоположность полиморфизму подтипов, который подразумевает исполнение потенциально разного кода для каждого типа или подтипа. В C++ полиморфизм подтипов реализуется с помощью наследования и виртуальных функций. Термины «параметрический полиморфизм» и «полиморфизм подтипов» больше характерны для академической литературы, в C++ обычно используются их эквиваленты «статический полиморфизм» и «динамический полиморфизм». С точки зрения теории, такая терминология не совсем корректна, потому что она скорее отражает не сущность полиморфизма, а способ его реализации в конкретном языке программирования. Тем не менее, в C++ эти термины прижились. . В таком коде не задаются конкретные типы, а вводятся параметры, в которые затем подставляется нужный тип данных. Чтобы код работал корректно, типы должны удовлетворять некоторым соглашениям, или, другими словами, поддерживать определенный интерфейс.

Обобщенный код– это код, реализующий заданную функциональность без привязки к типам данных.

Шаблоны объявляются ключевым словом template, после которого в угловых скобках перечисляются параметры. Параметрами шаблона могут быть как типы данных, так и значения.

Пример объявления шаблона:

template SomeTemplate

Здесь объявлен шаблон с одним параметром-типом typeи параметром-значением value.

Параметрам шаблона, как типам, так и значениям, могут быть назначены значения по умолчанию:

template SomeTemplate

После объявления шаблона следует код шаблона, в качестве которого выступает функция либо класс. В этом коде вместо имен типов и числовых значений можно подставлять имена параметров. Конкретные типы и значения, подставляемые в эти параметры, станут известны после инстанциирования шаблона, под которым понимается объявление экземпляра шаблона с заданными типами.

Инстанциирование шаблона– это объявление экземпляра шаблона с заданными типами.

Инстанциирование шаблона может быть явным и неявным. При явном инстанциировании типы параметров шаблона объявляются, а при неявном – выводятся, исходя из типов входных аргументов. Пример объявления шаблонов и их инстанциирование представлены в Листинг 23.

template // (1)

class StaticArray

{

public:

type array[size];

};

template // (2)

TYPE Sum(TYPE s2, TYPE s3)

{

return s2 + s3;

}

int main()

{

StaticArray someArray; // (3)

int a = 0; double x = 8;

Sum(a, a); // (4)

Sum (a, x); // (5)

}

В строке 1 объявлен шаблон класса, в строке 2 объявлен шаблон функции. В строке 3 производится явное инстанциирование шаблона класса, типами параметров выступают int и числовое значение. В строке 4 производится неявное инстанциирование шаблона функции, тип параметра шаблона здесь будет int, который выводится из типа входного аргумента. В строке 5 производится явное инстанциирование; оно здесь необходимо, потому что из типов входных аргументов нельзя однозначно определить, какой тип параметра должен использоваться в шаблоне.

Вообще, шаблоны в C++ – это обширная тема, заслуживающая отдельной книги, поэтому изложить ее полностью не представляется возможным. Для лучшего понимания дальнейшего материала, кроме уже изложенных базовых понятий, рекомендуется ознакомиться со следующими темами: шаблоны с переменным числом параметров; частичная специализация шаблонов; автоматический вывод типов 17 17 Для изучения можно порекомендовать книгу «Вандевурд, Джосаттис, Грегор. Шаблоны C++: справочник разработчика», где подробно рассматриваются соответствующие темы. .

Программирование с использованием шаблонов, или, как его еще называют, метапрограммирование, достаточно сложное, поскольку предполагает высокий уровень абстракции в сочетании с неявным генерированием кода на этапе компиляции. Здесь используется другая парадигма, которая очень отличается от привычного объектно-ориентированного подхода; по своей природе шаблоны ближе к функциональному программированию. Однако именно благодаря указанным особенностям они позволяют легко и естественно решать многие задачи, в которых использование классических средств C++ порождает немало проблем.