8.5. Шаблони функцій

За допомогою шаблонів можна створювати родові функції (generic functions). У родовій функції тип даних, з яким функція працює, задається у якості параметру. Це дозволяє одну й ту ж функцію використовувати з декількома різноманітними типами даних та без необхідності програмувати нову версію функції або класу для кожного конкретного типу даних. Таким чином шаблони дають можливість створювати багатократно використовуємі програми.

Родова функція визначає базовий набір операцій, які будуть застосовуватись до різних типів даних. Родова функція працює з тим же типом даних, який вона отримує у якості параметру. Як відомо, багато алгоритмів логічно однакові, незалежно від того, для обробки яких типів даних вони призначені. Наприклад, алгоритм швидкого сортування однаковий як для масивів цілих, так і для масивів дійсних чисел. Це той випадок, коли данні, що сортуються відрізняються тільки по типам. За допомогою створення родової функції можна незалежно від типу даних визначити сутність алгоритму. Після того як це зроблено, компілятор автоматично генерує правильний код для фактично використовуваного при виконанні функції типу даних. При створенні родової функції – створюється функція, яка може автоматично перевантажуватися сама.

Родова функція створюється за допомогою ключового слова template. Нижче представлено типову форму визначення функції-шаблону:

template <class Фтип> повертаєме_значення ім’я_функції (список параметрів)

{

//тіло функції

}

Тут замість Фтип вказується тип використовуваних функцією даних. Цей тип можна вказувати усередині визначення функції. Однак, він є фіктивним, його компілятор автоматично замінить реальним типом даних при створенні конкретної версії функції.

Наведемо приклад програми в якій створюється родова функція, яка міняє місцями значення двох змінних, що передаються їй в якості параметрів. Оскільки процес обміну двох значень не залежить від типу змінних – його реалізація ефективна за допомогою родової функції.

#include <iostream>

using namespace std;

//Функція-шаблон

template <class A> void swap1(A&x, A&y)

{

A temp;

temp = x;

x = y;

y = temp;

}

Void main()

{

int a, b;

a = 5; b = 10;

double x, y;

x = 5.8; y = 10.27;

cout<<"a = "<<a<<" b = "<<b<<"\n";

cout<<"x = "<<x<<" y = "<<y<<"\n";

swap1(a, b); //обмін цілих чисел

swap1(x, y); //обмін дійсних чисел

cout<<"a = "<<a<<" b = "<<b<<"\n";

cout<<"x = "<<x<<" y = "<<y<<"\n";

}

Результат виконання програми наступний:

a = 5 b = 10

x = 5.8 y = 10.27

a = 10 b = 5

x = 10.27 y = 5.8

Ключове слово template використовується для визначення родової функції. Рядок:

template <class A> void swap1(A&x, A&y)

повідомляє компілятору дві речі: по-перше, створюється шаблон, та по-друге, починається визначення родової функції. Тут A – родовий тип даних. Після рядка з ключовим словом template функція swap() оголошується з типом даних A значень, що обмінюються. У функції main() функція swap1() викликається з двома різними типами даних: цілими та дійсними. Оскільки функція swap1() – родова функція, компілятор автоматично створює дві її версії: одну для обміну цілих значень, іншу для обміну дійсних значень.

За допомогою інструкції template можна визначити більше одного родового типу даних. Наприклад, у даній програмі створюється родова функція, в якій є два родові типи даних:

#include <iostream>

using namespace std;

//Функція-шаблон

template <class type1, class type2>