Шаблон — это одно из самых сложных и мощных средств в C++. Он не вошел в исходную спецификацию C++, и лишь несколько лет назад стал неотъемлемой частью программирования на C++. Шаблоны позволяют достичь одну из самых трудных целей в программировании — создать многократно используемый код.
Используя шаблоны, можно создавать обобщенные функции и классы. В обобщенной функции (или классе) обрабатываемый ею (им) тип данных задается как параметр. Таким образом, одну функцию или класс можно использовать для разных типов данных, не предоставляя явным образом конкретные версии для каждого типа данных. Рассмотрению обобщенных функций и обобщенных классов посвящена данная глава.
Обобщенная функция — это функция, перегружающая сама себя.
Обобщенная функция определяет общий набор операций, которые предназначены для применения к данным различных типов. Тип данных, обрабатываемых функцией, передается ей как параметр. Используя обобщенную функцию, к широкому диапазону данных можно применить единую общую процедуру. Возможно, вам известно, что многие алгоритмы имеют одинаковую логику для разных типов данных. Например, один и тот же алгоритм сортировки Quicksort применяется и к массиву целых чисел, и к массиву значений с плавающей точкой. Различие здесь состоит только в типе сортируемых данных. Создавая обобщенную функцию, можно определить природу алгоритма независимо от типа данных. После этого компилятор автоматически сгенерирует корректный код для типа данных, который в действительности используется при выполнении этой функции. По сути, создавая обобщенную функцию, вы создаете функцию, которая автоматически перегружает себя саму.
Обобщенная функция создается с помощью ключевого слова template. Обычное значение слова "template" точно отражает цель его применения в C++. Это ключевое слово используется для создания шаблона (или оболочки), который описывает действия, выполняемые функцией. Компилятору же остается "дополнить недостающие детали" в соответствии с заданным значением параметра. Общий формат определения шаблонной функции имеет следующий вид.
template <class Ttype> тип имя_функции (список_параметров)
{
// тело функции
}
Определение обобщенной функции начинается с ключевого слова template.
Здесь элемент Ttype представляет собой "заполнитель" для типа данных, обрабатываемых функцией. Это имя может быть использовано в теле функции. Но оно означает всего лишь заполнитель, вместо которого компилятор автоматически подставит реальный тип данных при создании конкретной версии функции. И хотя для задания обобщенного типа в template-объявлении по традиции применяется ключевое слово class, можно также использовать ключевое слово typename.
В следующем примере создается обобщенная функция, которая меняет местами значения двух переменных, используемых при ее вызове. Поскольку общий процесс обмена значениями переменных не зависит от их типа, он является прекрасным кандидатом для создания обобщенной функции.
// Пример шаблонной функции.
#include <iostream>
using namespace std;
// Определение шаблонной функции.
template <class X> void swapargs(X &a, X &b)
{
X temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main()
{
int i = 10, j=20;
double x=10.1, y=23.3;
char a='x', b='z';
cout << "Исходные значения i, j: " << i << ' '<< j << ' \ n ';
cout << "Исходные значения x, у: " << x << ' '<< у << '\n';
cout << "Исходные значения a, b: " << a << ' '<< b << ' \n';
swapargs(i, j); // перестановка целых чисел
swapargs(x, у); // перестановка значений с плавающей точкой
swapargs(a, b); // перестановка символов
cout << "После перестановки i, j: " << i << ' '<< j << ' \ n ';
cout << "После перестановки x, у: " << x << ' '<< у << '\n';