33. Обобщенное программирование. Шаблоны функций и классов. Параметры шаблона. Специализация шаблона. Создание объектов на основе шаблона класса. Примеры.

Обобщённое программирование — парадигма программирования, заключающаяся в таком описании данных и алгоритмов, которое можно применять к различным типам данных, не меняя само это описание. В том или ином виде поддерживается разными языками программирования. Возможности обобщённого программирования впервые появились в 70-х годах в языках CLU и Ada, а затем во многих объектно-ориентированных языках, таких как C++, Java, Object Pascal, языках для платформы .NET и других.

Средства обобщённого программирования реализуются в языках программирования в виде тех или иных синтаксических средств, дающих возможность описывать данные (типы данных) и алгоритмы (процедуры, функции, методы), параметризуемые типами данных. У функции или типа данных явно описываются формальные параметры-типы. Это описание является обобщённым и в исходном виде непосредственно использовано быть не может.

Шаблоны (англ. template) — средство языка C++, предназначенное для кодирования обобщённых алгоритмов, без привязки к некоторым параметрам (например, типам данных, размерам буферов, значениям по умолчанию).

В C++ возможно создание шаблонов функций и классов.

Шаблоны позволяют создавать параметризованные классы и функции. Параметром может быть любой тип или значение одного из допустимых типов (целое число, enum, указатель на любой объект с глобально доступным именем). Например, нам нужен какой-то класс:

class SomeClass{

int SomeValue;

int SomeArray[20];

...

}

Для одной конкретной цели мы можем использовать этот класс. Но, вдруг, цель немного изменилась, и нужен еще один класс. Теперь нужно 30 элементов массива SomeArray и вещественный тип SomeValue и элементов SomeArray. Тогда мы можем абстрагироваться от конкретных типов и использовать шаблоны с параметрами. Синтаксис: в начале перед объявлением класса напишем слово template и укажем параметры в угловых скобках. В нашем примере:

template < int ArrayLength, typename SomeValueType > class SomeClass{

SomeValueType SomeValue;

SomeValueType SomeArray[ ArrayLength ];

...

}

Тогда для первой модели пишем:

SomeClass < 20, int > SomeVariable;

для второй:

SomeClass < 30, double > SomeVariable2;

Хотя шаблоны предоставляют краткую форму записи участка кода, на самом деле их использование не сокращает исполнимый код, так как для каждого набора параметров компилятор создаёт отдельный экземпляр функции или класса.

Параметры шаблонов

Параметрами шаблонов могут быть: параметры-типы, параметры обычных типов, параметры-шаблоны.

Для параметров любого типа можно указывать значения по умолчанию.

template< class T1, // параметр-тип

typename T2, // параметр-тип

int I, // параметр обычного типа

T1 DefaultValue, // параметр обычного типа

template< class > class T3, // параметр-шаблон

class Character = char // параметр по умолчанию

>