C++ для начинающих

Пусть дано следующее определение шаблона функции sum():

template class T1, class T2, class T3

T1 sum( T2, T3 );

Какие из приведенных ниже вызовов ошибочны? Почему?

double dobj1, dobj2;

float fobj1, fobj2;

char cobj1, cobj2;

(a) sum( dobj1, dobj2 );

(b) sumdouble,double,double( fobj1, fobj2 );

(c) sumint( cobj1, cobj2 );

(d) sumdouble, ,double( fobj2, dobj2 );

10.5. Модели компиляции шаблонов А

Шаблон функции задает алгоритм для построения определений множества экземпляров функций. Сам шаблон не определяет никакой функции. Например, когда компилятор видит шаблон:

template typename Type

Type min( Type t1, Type t2 )

{

return t1 t2 ? t1 : t2;

}

он сохраняет внутреннее представление min(), но и только. Позже, когда встретится ее реальное использование, скажем:

int i, j;

double dobj = min( i, j );

компилятор строит определение min() по сохраненному внутреннему представлению.

Здесь возникает несколько вопросов. Чтобы компилятор мог конкретизировать шаблон функции, должно ли его определение быть видимо при вызове экземпляра этой функции? Например, нужно ли определению шаблона min() появиться до ее конкретизации c целыми параметрами при инициализации dobj? Следует ли помещать шаблоны в заголовочные файлы, как мы поступаем с определениями встроенных (inline) функций? Или в заголовочные файлы можно помещать только объявления шаблонов, оставляя определения в файлах исходных текстов?

Чтобы ответить на эти вопросы, нам придется объяснить принятую в C++ модель компиляции шаблонов, сформулировать требования к организации определений и объявлений шаблонов в программах. В C++ поддерживаются две таких модели: модель с включением и модель с разделением. В данном разделе описываются обе модели и объясняется их использование.

10.5.1. Модель компиляции с включением

Согласно этой модели мы включаем определение шаблона в каждый файл, где этот шаблон конкретизируется. Обычно оно помещается в заголовочный файл, как и для встроенных функций. Именно такой моделью мы пользуемся в нашей книге. Например:

// model1.h

// модель с включением:

// определения шаблонов помещаются в заголовочный файл

template typename Type

Type min( Type t1, Type t2 ) {

return t1 t2 ? t1 : t2;

}

Этот заголовочный файл включается в каждый файл, где конкретизируется функция min():

// определения шаблонов включены раньше

// используется конкретизация шаблона

#include "model1.h"

int i, j;

double dobj = min( i, j );

Заголовочный файл можно включить в несколько файлов с исходными текстами программы. Означает ли это, что компилятор конкретизирует экземпляр функции min() с целыми параметрами в каждом файле, где имеется обращение к ней? Нет. Программа должна вести себя так, словно min() с целыми параметрами определена только один раз. Где и когда в действительности конкретизируется шаблон функции, оставляется на усмотрение разработчика компилятора. Нам достаточно знать, что где-то в программе нужная функция min() была конкретизирована. (Как мы покажем далее, с помощью явного объявления конкретизации можно указать, где и когда оно должно быть выполнено. Такие объявления желательно использовать на поздних стадиях разработки продукта для улучшения производительности.)

Решение включать определения шаблонов функций в заголовочные файлы не всегда удачно. Тело шаблона описывает детали реализации, которые пользователям не интересны или которые мы хотели бы от них скрыть. В действительности, если определение шаблона велико, то количество кода в заголовочном файле может превысить разумные пределы. Кроме того, многократная компиляция одного и того же определения при обработке разных файлов увеличивает общее время компиляции программы. Отделить объявления шаблонов функций от их определений позволяет модель компиляции с разделением. Посмотрим, как ее можно использовать

10.5.2. Модель компиляции с разделением

Согласно этой модели объявления шаблонов функций помещаются в заголовочный файл, а определения – в файл с исходным текстом программы, т.е. объявления и определения шаблонов организованы так же, как в случае с невстроенными (non-inline) функциями. Например:

// model2.h

// модель с разделением