Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
Bogdan Kreczmer
ZPCiR IIAiR PWr
pokój 307 budynek C3
[e-mail]
Copyright ©2006 2010 Bogdan Kreczmer

Niniejszy dokument zawiera materiały do wykładu na temat programowania obiektowego. Jest on udostępniony pod
warunkiem wykorzystania wyłącznie do własnych prywatnych potrzeb i może on być kopiowany wyłącznie w całości, razem z
niniejszą stroną tytułową.
1
Separacja kodu i typów
W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacją kodu i typu parame-
trów. Wartości z jakimi wywoływane są funkcje i procedury mogą parametryzować ich
działanie. Jednak ich typy zostają ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
1
Separacja kodu i typów
W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacją kodu i typu parame-
trów. Wartości z jakimi wywoływane są funkcje i procedury mogą parametryzować ich
działanie. Jednak ich typy zostają ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji.
Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
1
Separacja kodu i typów
W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacją kodu i typu parame-
trów. Wartości z jakimi wywoływane są funkcje i procedury mogą parametryzować ich
działanie. Jednak ich typy zostają ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji.
Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów.
Możliwe rozwiązania:
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
1
Separacja kodu i typów
W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacją kodu i typu parame-
trów. Wartości z jakimi wywoływane są funkcje i procedury mogą parametryzować ich
działanie. Jednak ich typy zostają ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji.
Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów.
Możliwe rozwiązania:
" Implementacja algorytmu dla wszystkich typów, dla których przewidziane jest jego
zastosowanie.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
1
Separacja kodu i typów
W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacją kodu i typu parame-
trów. Wartości z jakimi wywoływane są funkcje i procedury mogą parametryzować ich
działanie. Jednak ich typy zostają ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji.
Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów.
Możliwe rozwiązania:
" Implementacja algorytmu dla wszystkich typów, dla których przewidziane jest jego
zastosowanie.
" Implementacja algorytmu dla typu podstawowego takiego jak void" lub Object.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
1
Separacja kodu i typów
W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacją kodu i typu parame-
trów. Wartości z jakimi wywoływane są funkcje i procedury mogą parametryzować ich
działanie. Jednak ich typy zostają ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji.
Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów.
Możliwe rozwiązania:
" Implementacja algorytmu dla wszystkich typów, dla których przewidziane jest jego
zastosowanie.
" Implementacja algorytmu dla typu podstawowego takiego jak void" lub Object.
" Zdefiniowanie makr i wykorzystanie specjalnych preprocesorów (np. cpp dla
C/C++).
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
1
Separacja kodu i typów
W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacją kodu i typu parame-
trów. Wartości z jakimi wywoływane są funkcje i procedury mogą parametryzować ich
działanie. Jednak ich typy zostają ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji.
Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów.
Możliwe rozwiązania:
" Implementacja algorytmu dla wszystkich typów, dla których przewidziane jest jego
zastosowanie.
" Implementacja algorytmu dla typu podstawowego takiego jak void" lub Object.
" Zdefiniowanie makr i wykorzystanie specjalnych preprocesorów (np. cpp dla
C/C++).
Najlepszym rozwiÄ…zaniem dla postawionego problemu jest koncepcja
szablonów.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
2
Podstawowe cechy
" Szablony pozwalają na definiowanie funkcji, których typy
parametrów są także parametrami tych funkcji.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
2
Podstawowe cechy
" Szablony pozwalają na definiowanie funkcji, których typy
parametrów są także parametrami tych funkcji.
" Możliwe jest definiowanie klas, które parametryzowane
mogą być typami pól występujących w tych klasach i/lub
też typami parametrów metod.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
2
Podstawowe cechy
" Szablony pozwalają na definiowanie funkcji, których typy
parametrów są także parametrami tych funkcji.
" Możliwe jest definiowanie klas, które parametryzowane
mogą być typami pól występujących w tych klasach i/lub
też typami parametrów metod.
" Programista definiuje tylko raz dany szablon. Kompilator
dokonuje dedukcji typów parametrów danego szablonu i
konkretyzuje go tworząc kod dla użytych typów w wywoła-
niu funkcji lub definicji obiektu danej klasy.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
2
Podstawowe cechy
" Szablony pozwalają na definiowanie funkcji, których typy
parametrów są także parametrami tych funkcji.
" Możliwe jest definiowanie klas, które parametryzowane
mogą być typami pól występujących w tych klasach i/lub
też typami parametrów metod.
" Programista definiuje tylko raz dany szablon. Kompilator
dokonuje dedukcji typów parametrów danego szablonu i
konkretyzuje go tworząc kod dla użytych typów w wywoła-
niu funkcji lub definicji obiektu danej klasy.
" Programista może też jawnie określić  wartości parame-
trów szablonu.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
3
Podstawowe cechy
Zalety:
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
3
Podstawowe cechy
Zalety: Szablony dają możliwość tworzenia uniwersalnych
algorytmów i uniwersalnych struktur danych.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
3
Podstawowe cechy
Zalety: Szablony dają możliwość tworzenia uniwersalnych
algorytmów i uniwersalnych struktur danych.
W odróżnieniu od makr możliwe jest zachowanie
przejrzystości kodu.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
3
Podstawowe cechy
Zalety: Szablony dają możliwość tworzenia uniwersalnych
algorytmów i uniwersalnych struktur danych.
W odróżnieniu od makr możliwe jest zachowanie
przejrzystości kodu.
W odróżnieniu od wykorzystywania typów bazowych
pozwalają zachować ścisłą kontrolę typów w trakcie
kompilacji.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
3
Podstawowe cechy
Zalety: Szablony dają możliwość tworzenia uniwersalnych
algorytmów i uniwersalnych struktur danych.
W odróżnieniu od makr możliwe jest zachowanie
przejrzystości kodu.
W odróżnieniu od wykorzystywania typów bazowych
pozwalają zachować ścisłą kontrolę typów w trakcie
kompilacji.
Wady:
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
3
Podstawowe cechy
Zalety: Szablony dają możliwość tworzenia uniwersalnych
algorytmów i uniwersalnych struktur danych.
W odróżnieniu od makr możliwe jest zachowanie
przejrzystości kodu.
W odróżnieniu od wykorzystywania typów bazowych
pozwalają zachować ścisłą kontrolę typów w trakcie
kompilacji.
ć% Brak możliwości tworzenia oddzielnych jednostek
Wady: kompilacji (modułów) w postaci  czystych szablo-
nów.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
4
Szablon funkcji
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return w1}
enum Symbole { a=1, b, c };
int main( )
{
cout << max(1,2) << endl;
cout << max(1.1, 2.2) << endl;
cout << max( A , B ) << endl;
cout << max( a , b ) << endl;
}
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
4
Szablon funkcji
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return w1}
enum Symbole { a=1, b, c };
int main( )
{
cout << max(1,2) << endl;
Wynik działania:
cout << max(1.1, 2.2) << endl;
2
cout << max( A , B ) << endl;
2.2
B
cout << max( a , b ) << endl;
}
2
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
4
Szablon funkcji
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return w1}
enum Symbole { a=1, b, c };
int main( )
{
cout << max(1,2) << endl;
Wynik działania:
cout << max(1.1, 2.2) << endl;
2
cout << max( A , B ) << endl;
2.2
B
cout << max( a , b ) << endl;
}
2
W tym przykładzie kompilator generuje kod funkcji max dla czterech przypadków. Słowo kluczowe
class może zostać zastąpione przez typename.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
5
Szablon funkcji
struct Wektor { // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
float x, y;
Wektor( float x = 0, float y = 0 ): x(x), y(y) { }
bool operator<( const Wektor& W ) const
{ return x" x+ y" y}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return w1}
int main( )
{
Wektor W1(1,1), W2(-2,1);
W1 = max( W1, W2 );
cout << W1. x <<  ,  << W1. y << endl;
}
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
5
Szablon funkcji
struct Wektor { // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
float x, y;
Wektor( float x = 0, float y = 0 ): x(x), y(y) { }
bool operator<( const Wektor& W ) const
{ return x" x+ y" y}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return w1}
int main( )
{
Wektor W1(1,1), W2(-2,1);
W1 = max( W1, W2 );
cout << W1. x <<  ,  << W1. y << endl;
Wynik działania:
}
-2, 1
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
5
Szablon funkcji
struct Wektor { // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
float x, y;
Wektor( float x = 0, float y = 0 ): x(x), y(y) { }
bool operator<( const Wektor& W ) const
{ return x" x+ y" y}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return w1}
int main( )
{
Wektor W1(1,1), W2(-2,1);
W1 = max( W1, W2 );
cout << W1. x <<  ,  << W1. y << endl;
Wynik działania:
}
-2, 1
Szablon funkcji można wykorzystywać dla własnych klas, o ile wszystkie realizowane w nim operacje
będą legalne.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
6
Szablon funkcji
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return cout <<  S:  , w1}
const char" max( const char" s1, const char" s2 )
{
return cout <<  F:  , std::strcmp(s1,s2)<0 ? s2 : s1;
}
int main( )
{
cout << max( Abacki , Kowalski ) << endl;
cout << max( Abacki ,  Kowalski ) << endl;
cout << max<>( Abacki , Kowalski ) << endl;
}
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
6
Szablon funkcji
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return cout <<  S:  , w1}
const char" max( const char" s1, const char" s2 )
{
return cout <<  F:  , std::strcmp(s1,s2)<0 ? s2 : s1;
}
int main( )
{
cout << max( Abacki , Kowalski ) << endl;
cout << max( Abacki ,  Kowalski ) << endl;
cout << max<>( Abacki , Kowalski ) << endl;
}
Wynik działania:
F: Kowalski
S: Abacki
S: Abacki
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
6
Szablon funkcji
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return cout <<  S:  , w1}
const char" max( const char" s1, const char" s2 )
{
return cout <<  F:  , std::strcmp(s1,s2)<0 ? s2 : s1;
}
int main( )
{
cout << max( Abacki , Kowalski ) << endl;
cout << max( Abacki ,  Kowalski ) << endl;
cout << max<>( Abacki , Kowalski ) << endl;
}
Wynik działania:
F: Kowalski
S: Abacki
S: Abacki
Funkcje zdefiniowane przez szablony mogą być przeciążone zwykłymi funkcjami. Można jednak
wymusić użycie funkcji zdefiniowanej przez szablon.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
7
Szablon funkcji
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return cout <<  S:  , w1}
template<>
const char " max(const char " s1, const char " s2)
{
return cout <<  F:  , std::strcmp(s1,s2)<0 ? s2 : s1;
}
int main( )
{
cout << max( Abacki , Kowalski ) << endl;
cout << max( Abacki ,  Kowalski ) << endl;
cout << max<>( Abacki , Kowalski ) << endl;
}
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
7
Szablon funkcji
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return cout <<  S:  , w1}
template<>
const char " max(const char " s1, const char " s2)
{
return cout <<  F:  , std::strcmp(s1,s2)<0 ? s2 : s1;
}
int main( )
{
cout << max( Abacki , Kowalski ) << endl;
cout << max( Abacki ,  Kowalski ) << endl;
cout << max<>( Abacki , Kowalski ) << endl;
}
Wynik działania:
F: Kowalski
F: Kowalski
F: Kowalski
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji
7
Szablon funkcji
template
Typ max( Typ w1, Typ w2 )
{
return cout <<  S:  , w1}
template<>
const char " max(const char " s1, const char " s2)
{
return cout <<  F:  , std::strcmp(s1,s2)<0 ? s2 : s1;
}
int main( )
{
cout << max( Abacki , Kowalski ) << endl;
cout << max( Abacki ,  Kowalski ) << endl;
cout << max<>( Abacki , Kowalski ) << endl;
}
Wynik działania:
F: Kowalski
F: Kowalski
F: Kowalski
Można tworzyć specjalizację szablonu funkcji dla wybranego typu.
Wprowadzenie do szablonów  szablony funkcji