C++. Сборник рецептов

захотят использовать int, если смогут обойтись short. Аналогично они могут захотеть применять для подсчета использованных узлов что-то более сложное, чем простой встроенный тип (например, их собственный класс). В любом случае это можно разрешить сделать с помощью еще одного параметра шаблона.

template<typename T, typename N = short>
class TreeNode {
 // ...
 N getNumChildren();
private:
 TreeNode() {}
 T val_;
 N numChildren_;
 // ...

Таким образом, человек, использующий ваш класс, может указать для отслеживания размера поддеревьев каждого узла int, short или что-либо еще.

Для параметров шаблона также можно указать аргументы по умолчанию, как это сделано в моем примере, для чего используется такой же синтаксис, как и при объявлении параметров функций по умолчанию.

template<typename T, typename N = short>

Как и в случае с параметрами функций по умолчанию, их можно использовать только для отдельных параметров при условии, что этот последний параметр или все параметры справа от него имеют аргументы по умолчанию.

В примере 8.12 определение шаблона дается в том же месте, что и его объявление. Обычно это делается для экономии места, занимаемого примером, не в данном случае есть и еще одна причина. Шаблоны (классов или функций — см. рецепт 8.12) компилируются в двоичную форму только тогда, когда создается их экземпляр. Таким образом, невозможно создать объявление шаблона в заголовочном файле, а его реализацию — в исходном файле (т.е. .cpp) Причина заключается в том, что в нем нечего компилировать! Из этого правила имеются исключения, но обычно при написании шаблона класса его реализация должна помешаться в заголовочном файле или встраиваемом файле, который подключается заголовочным.

В этом случае требуется использовать несколько необычный синтаксис. Методы и другие части класса объявляются как в обычном классе, но при определении методов требуется включить дополнительные лексемы, которые говорят компилятору, что это части шаблона класса. Например, getVal можно определить вот так (сравните с примером 8.12)

template<typename T>
const T& TreeNode<T>::getVal() const {
 return(val_);
}

Тело функции выглядит точно так же.

Однако с шаблонами следует быть осторожными, так как если написать шаблон, который используется повсеместно, то можно получить раздувание кода, что случается, когда один и тот же шаблон с одними и теми же параметрами (например, TreeNode<int, short>) компилируется в нескольких объектных файлах. По существу в нескольких файлах окажется одно и то же двоичное представление экземпляра шаблона, и это сделает библиотеку или исполняемый файл значительно больше по размеру, чем требуется.

Одним из способов избежать этого является использование явного создания экземпляров, что позволяет указать компилятору создать версию шаблона класса для определенного набора аргументов шаблона. Если сделать это в таком месте, которое компонуется вместе с остальными клиентскими частями, то раздувания кода не произойдет. Например, если известно, что в приложении будет использоваться TreeNode<string>, то в общий исходный файл можно поместить такую строку.

// common.cpp
template class TreeNode<string>;

Соберите динамическую библиотеку с этим файлом, и после этого код, использующий TreeNode<string>, сможет применять эту библиотеку динамически, не содержа своей собственной скомпилированной версии шаблона. Другой код может включить заголовочный файл шаблона класса, затем скомпоноваться с этой библиотекой и. следовательно, избежать необходимости иметь свою копию. Однако этот подход требует проведения экспериментов, так как не все компиляторы имеют одинаковые проблемы с раздуванием кода, но это общий подход для его минимизации.

Шаблоны C++ (как классов, так и функций) — это очень обширная тема, и имеется огромное количество методик создания мощных, эффективных проектов на основе шаблонов. Великолепным примером шаблонов классов являются контейнеры из стандартной библиотеки, такие как vector, list, set и другие, которые описываются в главе 15. Большая часть интересных разработок, описанных в литературе по С++, связана с шаблонами. Если вы заинтересовались этим предметом, почитайте группы новостей comp.lang.std.c++ и comp.lang.c++. В них всегда можно найти интересные вопросы и ответы на них.

Смотри также

Рецепт 8.12.

8.12. Написание шаблона метода класса

Проблема

Имеется один метод, который должен принимать параметр любого типа, и невозможно ограничиться каким-либо одним типом или категорией типов (используя указатель на базовый класс).

Решение

Используйте шаблон метода и объявите параметр шаблона для типа объекта. Небольшая иллюстрация приведена в примере 8.13.

Пример 8.13. Использование шаблона метода

class ObjectManager {
public:
 template<typename T> T* gimmeAnObject();
 template<typename T>
 void gimmeAnObject(T*& p);
};
template<typename T>
T* ObjectManager::gimmeAnObject() {
 return(new T);
}
template<typename T>
void ObjectManager::gimmeAnObject(T*& p) {
 p = new T;
}
class X { /*...*/ };