16.3. Функции-члены шаблонов классов
16.3. Функции-члены шаблонов классов
Как и для обычных классов, функция-член шаблона класса может быть определена либо внутри определения шаблона (и тогда называется встроенной), либо вне его. Мы уже встречались со встроенными функциями-членами при рассмотрении шаблона Queue. Например, конструктор Queue является встроенным, так как определен внутри определения шаблона класса:
template class Type
class Queue {
// ...
public:
// встроенный конструктор
Queue() : front( 0 ), back( 0 ) { }
// ...
};
При определении функции-члена шаблона вне определения самого шаблона следует применять специальный синтаксис для обозначения того, членом какого именно шаблона является функция. Определению функции-члена должно предшествовать ключевое слово template, за которым следуют параметры шаблона. Так, конструктор Queue можно определить следующим образом:
template class Type
class Queue {
public:
Queue();
private:
// ...
};
template class Type
inline Queue Type ::
Queue( ) { front = back = 0; }
За первым вхождением Queue (перед оператором ::) следует список параметров, показывающий, какому шаблону принадлежит данная функция-член. Второе вхождение Queue в определение конструктора (после оператора ::) содержит имя функции-члена, за которым может следовать список параметров шаблона, хотя это и необязательно. После имени функции идет ее определение;. в нем могут быть ссылки на параметр шаблона Type всюду, где в определении обычной функции использовалось бы имя типа.
Функция-член шаблона класса сама является шаблоном. Стандарт C++ требует, чтобы она конкретизировалась только при вызове либо при взятии ее адреса. (Некоторые более старые компиляторы конкретизируют такие функции одновременно с конкретизацией самого шаблона класса.) При конкретизации функции-члена используется тип того объекта, для которого функция вызвана:
Queue string qs;
Объект qs имеет тип Queue string . При инициализации объекта этого класса вызывается конструктор Queuestring. В данном случае аргументом, которым конкретизируется функция-член (конструктор), будет string.
Функция-член шаблона конкретизируется только при реальном использовании в программе (т.е. при вызове или взятии ее адреса). От того, в какой именно момент конкретизируется функция-член, зависит разрешение имен в ее определении (см. раздел 16.11) и объявление ее специализации (см. раздел 16.9).
16.3.1. Функции-члены шаблонов Queue и QueueItem
Чтобы понять, как определяются и используются функции-члены шаблонов классов, продолжим изучение шаблонов Queue и QueueItem:
template class Type
class Queue {
public:
Queue() : front( 0 ), back ( 0 ) { }
~Queue();
Type& remove();
void add( const Type & );
bool is_empty() const {
return front == 0;
}
private:
QueueItem Type *front;
QueueItem Type *back;
};
Деструктор, а также функции-члены remove() и add() определены не в теле шаблона, а вне его. Деструктор Queue опустошает очередь:
template class Type
Queue Type ::~Queue()
{
while (! is_empty() )
remove();
}
Функция-член Queue Type ::add() помещает новый элемент в конец очереди:
template class Type
void Queue Type ::add( const Type &val )
{
// создать новый объект QueueItem
QueueItem Type *pt =
new QueueItem Type ( val );
if ( is_empty() )
front = back = pt;
else
{
back- next = pt;
back = pt;
}
}
Функция-член Queue Type ::remove() возвращает значение элемента, находящегося в начале очереди, и удаляет сам элемент.
#include iostream
#include cstdlib
template class Type
Type Queue Type ::remove()
{
if ( is_empty() )
{
cerr "remove() вызвана для пустой очереди ";
exit( -1 );
}
QueueItem Type *pt = front;
front = front- next;
Type retval = pt- item;
delete pt;
return retval;
}
Мы поместили определения функций-членов в заголовочный файл Queue.h, включив его в каждый файл, где возможны конкретизации функций. (Обоснование этого решения, а также рассмотрение более общих вопросов, касающихся модели компиляции шаблонов, мы отложим до раздела 16.8.)
В следующей программе иллюстрируется использование и конкретизация функции-члена шаблона Queue:
#include iostream
#include "Queue.h"
int main()
{
// конкретизируется класс Queue int
// оператор new требует, чтобы Queue int был определен
Queue int *p_qi = new Queue int ;
int ival;
for ( ival = 0; ival 10; ++ival )
// конкретизируется функция-член add()
p_qi- add( ival );
int err_cnt = 0;
for ( ival = 0; ival 10; ++ival ) {
// конкретизируется функция-член remove()
int qval = p_qi- remove();
if ( ival != qval ) err_cnt++;
}
if ( !err_cnt )
cout "!! queue executed ok ";
else cerr "?? queue errors: " err_cnt endl;
return 0;
}
После компиляции и запуска программа выводит следующую строку:
!! queue executed ok
Упражнение 16.5
Используя шаблон класса Screen, определенный в разделе 16.2, реализуйте функции-члены Screen (см. разделы 13.3, 13.4 и 13.6) в виде функций-членов шаблона.