Wprowadzenie do szablonów szablony funkcji

Transkrypt

1 Bogdan Kreczmer ZPCiR IIAiR PWr pokój 307 budynek C3 Copyright c Bogdan Kreczmer Niniejszy dokument zawiera materiały do wykładu na temat programowania obiektowego. Jest on udostępniony pod warunkiem wykorzystania wyłacznie do własnych prywatnych potrzeb i może on być kopiowany wyłacznie w całości, razem z niniejsza strona tytułowa.

2 Separacja kodu i typów 1 W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacja kodu i typu parametrów. Wartości z jakimi wywoływane sa funkcje i procedury moga parametryzować ich działanie. Jednak ich typy zostaja ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji.

3 Separacja kodu i typów 1 W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacja kodu i typu parametrów. Wartości z jakimi wywoływane sa funkcje i procedury moga parametryzować ich działanie. Jednak ich typy zostaja ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji. Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów.

4 Separacja kodu i typów 1 W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacja kodu i typu parametrów. Wartości z jakimi wywoływane sa funkcje i procedury moga parametryzować ich działanie. Jednak ich typy zostaja ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji. Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów. Możliwe rozwiazania:

5 Separacja kodu i typów 1 W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacja kodu i typu parametrów. Wartości z jakimi wywoływane sa funkcje i procedury moga parametryzować ich działanie. Jednak ich typy zostaja ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji. Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów. Możliwe rozwiazania: Implementacja algorytmu dla wszystkich typów, dla których przewidziane jest jego zastosowanie.

6 Separacja kodu i typów 1 W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacja kodu i typu parametrów. Wartości z jakimi wywoływane sa funkcje i procedury moga parametryzować ich działanie. Jednak ich typy zostaja ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji. Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów. Możliwe rozwiazania: Implementacja algorytmu dla wszystkich typów, dla których przewidziane jest jego zastosowanie. Implementacja algorytmu dla typu podstawowego takiego jak void lub Object.

7 Separacja kodu i typów 1 W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacja kodu i typu parametrów. Wartości z jakimi wywoływane sa funkcje i procedury moga parametryzować ich działanie. Jednak ich typy zostaja ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji. Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów. Możliwe rozwiazania: 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. C/C++). cpp dla

8 Separacja kodu i typów 1 W językach takich jak C i Pascal mamy do czynienia z separacja kodu i typu parametrów. Wartości z jakimi wywoływane sa funkcje i procedury moga parametryzować ich działanie. Jednak ich typy zostaja ustalone raz na zawsze w momencie ich definicji. Problem: Należy zaimplementować algorytm sortowania dla obiektów różnych typów. Możliwe rozwiazania: 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. C/C++). cpp dla Najlepszym rozwiazaniem dla postawionego problemu jest koncepcja szablonów.

9 Podstawowe cechy 2 Szablony pozwalaja na definiowanie funkcji, których typy parametrów sa także parametrami tych funkcji.

10 Podstawowe cechy 2 Szablony pozwalaja na definiowanie funkcji, których typy parametrów sa także parametrami tych funkcji. Możliwe jest definiowanie klas, które parametryzowane moga być typami pól występujacych w tych klasach i/lub też typami parametrów metod.

11 Podstawowe cechy 2 Szablony pozwalaja na definiowanie funkcji, których typy parametrów sa także parametrami tych funkcji. Możliwe jest definiowanie klas, które parametryzowane moga być typami pól występujacych 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 tworzac kod dla użytych typów w wywołaniu funkcji lub definicji obiektu danej klasy.

12 Podstawowe cechy 2 Szablony pozwalaja na definiowanie funkcji, których typy parametrów sa także parametrami tych funkcji. Możliwe jest definiowanie klas, które parametryzowane moga być typami pól występujacych 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 tworzac kod dla użytych typów w wywołaniu funkcji lub definicji obiektu danej klasy. Programista może też jawnie określić wartości parametrów szablonu.

13 Podstawowe cechy 3 Zalety:

14 Podstawowe cechy 3 Zalety: Szablony daja możliwość tworzenia uniwersalnych algorytmów i uniwersalnych struktur danych.

15 Podstawowe cechy 3 Zalety: Szablony daja możliwość tworzenia uniwersalnych algorytmów i uniwersalnych struktur danych. W odróżnieniu od makr możliwe jest zachowanie przejrzystości kodu.

16 Podstawowe cechy 3 Zalety: Szablony daja możliwość tworzenia uniwersalnych algorytmów i uniwersalnych struktur danych. W odróżnieniu od makr możliwe jest zachowanie przejrzystości kodu. W odróżnieniu od wykorzystywania typów bazowych pozwalaja zachować ścisła kontrolę typów w trakcie kompilacji.

17 Podstawowe cechy 3 Zalety: Szablony daja możliwość tworzenia uniwersalnych algorytmów i uniwersalnych struktur danych. W odróżnieniu od makr możliwe jest zachowanie przejrzystości kodu. W odróżnieniu od wykorzystywania typów bazowych pozwalaja zachować ścisła kontrolę typów w trakcie kompilacji. Wady:

18 Podstawowe cechy 3 Zalety: Szablony daja możliwość tworzenia uniwersalnych algorytmów i uniwersalnych struktur danych. W odróżnieniu od makr możliwe jest zachowanie przejrzystości kodu. W odróżnieniu od wykorzystywania typów bazowych pozwalaja zachować ścisła kontrolę typów w trakcie kompilacji. Wady: Brak możliwości tworzenia oddzielnych jednostek kompilacji (modułów) w postaci czystych szablonów.

19 Szablon funkcji 4 template <class Typ> Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return w1 < w2? w2 : 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;

20 Szablon funkcji 4 template <class Typ> Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return w1 < w2? w2 : 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; Wynik działania: B 2

21 Szablon funkcji 4 template <class Typ> Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return w1 < w2? w2 : 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; Wynik działania: B 2 W tym przykładzie kompilator generuje kod funkcji max dla czterech przypadków. Słowo kluczowe class może zostać zastapione przez typename.

22 Szablon funkcji 5 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 < W. x W. x+w. y W. y; ; // template < typename Typ > Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return w1 < w2? w2 : w1; int main( ) Wektor W1(1,1), W2(-2,1); W1 = max( W1, W2 ); cout << W1. x <<, << W1. y << endl;

23 Szablon funkcji 5 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 < W. x W. x+w. y W. y; ; // template < typename Typ > Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return w1 < w2? w2 : w1; int main( ) Wektor W1(1,1), W2(-2,1); W1 = max( W1, W2 ); cout << W1. x <<, << W1. y << endl; Wynik działania: -2, 1

24 Szablon funkcji 5 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 < W. x W. x+w. y W. y; ; // template < typename Typ > Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return w1 < w2? w2 : 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 będa legalne.

25 Szablon funkcji 6 template <typename Typ> Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return cout << S:, w1 < w2? w2 : 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<const char >( Abacki, Kowalski ) << endl; cout << max<>( Abacki, Kowalski ) << endl;

26 Szablon funkcji 6 template <typename Typ> Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return cout << S:, w1 < w2? w2 : 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<const char >( Abacki, Kowalski ) << endl; cout << max<>( Abacki, Kowalski ) << endl; Wynik działania: F: Kowalski S: Abacki S: Abacki

27 Szablon funkcji 6 template <typename Typ> Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return cout << S:, w1 < w2? w2 : 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<const char >( Abacki, Kowalski ) << endl; cout << max<>( Abacki, Kowalski ) << endl; Wynik działania: F: Kowalski S: Abacki S: Abacki Funkcje zdefiniowane przez szablony moga być przeciażone zwykłymi funkcjami. Można jednak wymusić użycie funkcji zdefiniowanej przez szablon.

28 Szablon funkcji 7 template <typename Typ> Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return cout << S:, w1 < w2? w2 : w1; template <> const char max<const char >(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<const char >( Abacki, Kowalski ) << endl; cout << max<>( Abacki, Kowalski ) << endl;

29 Szablon funkcji 7 template <typename Typ> Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return cout << S:, w1 < w2? w2 : w1; template <> const char max<const char >(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<const char >( Abacki, Kowalski ) << endl; cout << max<>( Abacki, Kowalski ) << endl; Wynik działania: F: Kowalski F: Kowalski F: Kowalski

30 Szablon funkcji 7 template <typename Typ> Typ max( Typ w1, Typ w2 ) return cout << S:, w1 < w2? w2 : w1; template <> const char max<const char >(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<const char >( Abacki, Kowalski ) << endl; cout << max<>( Abacki, Kowalski ) << endl; Wynik działania: F: Kowalski F: Kowalski F: Kowalski Można tworzyć specjalizację szablonu funkcji dla wybranego typu.