Шаблоны

STL — это библиотека шаблонов. Прежде всего вспомним, что такое шаблон. Различают шаблоны функций и шаблоны классов. Шаблон функций (function template) является средством языка C++, позволяющим избежать рутинного переписывания кодов функций, которые имеют сходный алгоритм, но разные типы параметров. Классическим примером, иллюстрирующим выгоды шаблона, является множество реализаций функции max (a, b) . При отсутствии механизма шаблонов для придания функции max () универсального характера следует создать несколько функций, разделяющих одно и то же имя. Например:

long max (long a, long b);

double max (double a, double b);

MyType max (mytype a, mytype b);

Vectors max (Vectors a, Vectors b);

Очевидно, что тела всех функций могут выглядеть совершенно одинаково для многих типов параметров. Например, коды функции max могут иметь вид:

return (a>b) ? а : b;

В таких случаях удобно использовать шаблон функции. Шаблон задается ключевым словом template:

template <class Т> Т max(Т х, Т у)

{

return (х>у) ? х : у;

};

Описатель <class т> — это аргумент шаблона. Символ т (type) означает произвольный тип данных т, который будет задан при использовании шаблона, т выполняет роль формального параметра, поэтому сам символ (т) может быть и другим, но везде одинаковым. При фактическом использовании шаблона место т заменяет какой-то уже описанный тип. Им может быть как стандартный, встроенный тип языка, так и новый тип, определенный пользователем. В том числе он может быть именем класса, определенного ранее. Важно, чтобы для типа был определен смысл операции > (больше). Если т заменяется классом, то в классе должна быть предварительно реализована операция operator> ().

Примечание

Не идите на поводу у ложного друга — переводчика термина operator. В английском языке он имеет смысл операции (например, операция + или операция <, операция логического или |, и т. д.). То, что мы называем оператором языка (например, оператор while, оператор for, условный оператор if, и т. д.), имеет английский аналог — statement (например, conditional statement if).

Если задан шаблон, то компилятор генерирует подходящие коды функции max () в соответствии с конкретными типами фактических параметров, использованных при вызове функции. Например, встретив во внешней функции коды:

Man a("Alex Black", 54), b("Galina Black", 44), с;

с = max (a, b);

cout « "\n Старший: " « с;

компилятор в сгенерированной по шаблону копии функции max при сравнении объектов класса Man использует функцию operator > (), которая должна быть определена внутри класса Man. Например, так:

int operator >(Man& m) { return m__Age > m. m_Age; }

Если в той же внешней функции встретится оператор:

cout « "\n max (10,011) = " « max (10,011);

то компилятор в другой копии функции max, сгенерированной по тому же шаблону, использует операцию >, определенную для стандартного типа данных int. Один раз написав шаблон функции max, мы можем вызывать ее для всех типов данных, для которых определена операция operator> (). Если для какого-то типа данных тело функции max не годится, то можно отменить (override) действие шаблона функции для этого типа. Например, определив функцию:

char* max (char* s, char *t)

{

return (strcmp (s, t) >0) ?s : t;

}

мы отменяем действие шаблона для символьных строк, так как функция, скроенная по шаблону, осуществляла бы ничего не значащее сравнение указателей s и t. При использовании шаблона следует строго соблюдать типы параметров и не надеяться на стандартные преобразования типов, по умолчанию осуществляемые компилятором при вызове обычных функций. Например, явно заданную функцию, скрывающую (отменяющую) шаблон:

double max (double, double);

можно вызывать с аргументами (int, double) или (float, long). Компилятор при этом автоматически преобразует параметры к типу double. Однако если явная декларация функции, скрывающей шаблон, отсутствует, то шаблон

template <class T> T max(Т х, Т у)

не позволит смешивать типы при вызове функции max. Таким образом, обращение int i=max (9, 8.); вызывает сообщение об ошибке: "Could not find a match for max (int, double) ", которое означает, что не найдена функция max () для пары аргументов типа (int, double).