Использование шаблонов классов

Чтобы создать при помощи шаблона конкретный объект конкретного класса, при описании объекта после имени шаблона в угловых скобках перечисляются его фактические параметры:

имя_шаблона <фактические параметры> имя_объекта (параметры_конструктора);

Процесс создания конкретного класса из шаблона путем подстановки аргументов называется инстанцированием шаблона.Имя шаблона вместе с фактическими параметрами можно воспринимать как уточненное имя класса. Примеры создания объектов по шаблонам:

List <int> List_int; // список целых чисел

List <double> List_double; // список вещественных чисел

List <monster> List_monster; // список объектов класса monster

Block <char, 128> buf; // блок символов

Block <monstr, 100> stado; // блок объектов класса monster

Pair<int, int> a; // объявление пары целых

Pair<int, double> b; // объявление пары "целый, вещественный"

Pair<int, double> b = { 1, 2.1 }; // объявление с инициализацией

Pair<string, Date> d; // аргументы - пользовательские классы

При использовании параметров шаблона по умолчанию список аргументов может оказаться пустым, при этом угловые скобки опускать нельзя:

template<class T = char> class String;

String<>* p;

Для каждого инстанцированного класса компилятор создает имя, отличающееся и от имени шаблона, и от имен других инстанцированных классов. Тем самым каждый инстанцированный класс определяет отдельный тип. В классе-шаблоне разрешено объявлять статические методы и статические поля, однако следует учесть, что каждый инстанцированный класс обладает собственной копией статических элементов.

После создания объектов с ними можно работать так же, как с объектами обычных классов, например:

for (int i = 1; i<10; i++)List_double.add(i*0.08);

List_double.print();

//----------------------------------

for (int i = 1; i<10; i++)List_monster.add(i);

List_monster.print();

//----------------------------------

strcpy(buf, "Очень важное сообщение");

cout << buf << endl;

Для упрощения использования шаблонов классов можно применить переименование типов с помощью typedef:

typedef List <double> Ldbl;

Ldbl List_double;

Достоинства и недостатки шаблонов

Шаблоны представляют собой мощное и эффективное средство обращения с различными типами данных, которое можно назвать параметрическим полиморфизмом, обеспечивают безопасное использование типов, в отличие от макросов препроцессора, и являются вкупе с шаблонами функций средством реализации идей обобщенного программирования и метапрограммирования. Однако следует иметь в виду, что эти средства предназначены для грамотного использования и требуют знания многих тонкостей. Программа, использующая шаблоны, содержит код для каждого порожденного типа, что может увеличить размер исполняемого файла. Кроме того, с одними типами данных шаблоны могут работать не так эффективно, как с другими. В этом случае имеет смысл использовать специализацию шаблона (о специализации шаблонов можно прочитать в учебнике [18]).

Стандартная библиотека С++ предоставляет большой набор шаблонов для различных способов организации хранения и обработки данных.