День 19-й. Шаблоны

У программистов, использующих язык C++, появился новый мощный инструмент — "параметризованные типы", или шаблоны. Шаблонами настолько удобно пользоваться, что стандартная библиотека шаблонов (Standard Template Library — STL) бьша принята в состав определений языка C++. Итак, сегодня вы узнаете:

• Что такое шаблоны и как их использовать

• Как создать класс шаблонов

• Как создаются шаблоны функций

• Что представляет собой стандартная библиотека шаблонов (STL) и как ею пользоваться

Что такое шаблоны

При подведении итогов за вторую неделю обучения вы узнали, как построить объект PartsList и как его использовать для создания объекта PartsCatalog. Если же вы хотите воспользоваться объектом PartsList, чтобы составить, например, список кошек, у вас возникнет проблема: объект PartsList знает только о запчастях.

Чтобы решить эту проблему, можно создать базовый класс List и произвести из него классы PartsList и CatsList. Затем можно вырезать и вставить существенную часть класса PartsList в объявление нового класса CatsList. А через неделю, когда вы захотите составить список объектов Car, вам придется опять создавать новый класс и снова "вырезать и вставлять".

Очевидно, что это неприемлемое решение. Ведь через какое-то время класс List и его производные классы придется расширять. А работа, которую пришлось бы проделать, чтобы убедиться в том, что все изменения, коснувшиеся базового класса, распространены и на все связанные классы, превратилась бы в настоящий кошмар.

Благодаря шаблонам, эта проблема легко решается, а с принятием стандарта ANSI шаблоны стали неотъемлемой частью языка C++, подобно которому они сохраняют тип и очень гибки.

Параметризованные типы

С помошью шаблонов можно "научить" компилятор составлять список элементов любого типа, а не только заданного: PartsList — это список частей, CatsList — это список кошек. Единственное отличие между ними — тип элементов списка. При использовании шаблонов тип элементов списка становится параметром для определения класса.

Обшим компонентом практически всех библиотек C++ является класс массивов. Как показано на примере с классом List, утомительно и крайне неэффективно создавать один класс массивов для целых, другой — для двойных слов, а еще один — для массива элементов типа Animals. Шаблоны позволяют объявить параметризованный класс массивов, а затем указать, какой тип объекта будет содержаться в каждом экземпляре массива. Заметьте, что стандартная библиотека шаблонов предоставляет стандартизированный набор контейнерных классов, включая массивы, списки и т.д. Сейчас мы выясняем, что нужно для создания вашего собственного класса, только для того, чтобы вы до конца поняли, как работают шаблоны; но в коммерческой программе вы почти стопроцентно будете использовать классы библиотеки STL, а не собственного изготовления.

Создание экземпляра шаблона

Экземпляризация (instantiation) — это операция создания определенного типа из шаблона. Отдельные классы называются экземплярами шаблона.

Параметризованные шаблоны (parameterized templates) предоставляют возможность создания общего класса и для построения конкретных экземпляров передают этому классу в качестве параметров типы данных.