Modelos de classe
Este artigo descreve regras específicas dos modelos de classe C++.
Funções membro dos modelos de classe
As funções de membro podem ser definidas dentro ou fora de um modelo de classe. Elas são definidas como modelos de função se definidas fora do modelo de classe.
// member_function_templates1.cpp
template<class T, int i> class MyStack
{
T* pStack;
T StackBuffer[i];
static const int cItems = i * sizeof(T);
public:
MyStack( void );
void push( const T item );
T& pop( void );
};
template< class T, int i > MyStack< T, i >::MyStack( void )
{
};
template< class T, int i > void MyStack< T, i >::push( const T item )
{
};
template< class T, int i > T& MyStack< T, i >::pop( void )
{
};
int main()
{
}
Como ocorre com qualquer função membro da classe de modelo, a definição da função membro do construtor da classe inclui a lista de argumentos de modelo duas vezes.
As próprias funções membro podem ser modelos de função e especificar parâmetros extra, como no exemplo a seguir.
// member_templates.cpp
template<typename T>
class X
{
public:
template<typename U>
void mf(const U &u);
};
template<typename T> template <typename U>
void X<T>::mf(const U &u)
{
}
int main()
{
}
Modelos de classe aninhados
Os modelos podem ser definidos dentro de classes ou de modelos de classe. Nesse caso, eles são chamados de modelos membro. Os modelos de membro que são classes são chamados de modelos de classe aninhados. Os modelos membro que são funções são abordados em Modelos de função membro.
Os modelos de classe aninhados são declarados como modelos de classe dentro do escopo da classe externa. Eles podem ser definidos dentro ou fora da classe delimitadora.
O código a seguir demonstra um modelo de classe aninhado em uma classe comum.
// nested_class_template1.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
class X
{
template <class T>
struct Y
{
T m_t;
Y(T t): m_t(t) { }
};
Y<int> yInt;
Y<char> yChar;
public:
X(int i, char c) : yInt(i), yChar(c) { }
void print()
{
cout << yInt.m_t << " " << yChar.m_t << endl;
}
};
int main()
{
X x(1, 'a');
x.print();
}
O seguinte código usa parâmetros de tipo de modelo aninhado para criar modelos de classe aninhados:
// nested_class_template2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class X
{
template <class U> class Y
{
U* u;
public:
Y();
U& Value();
void print();
~Y();
};
Y<int> y;
public:
X(T t) { y.Value() = t; }
void print() { y.print(); }
};
template <class T>
template <class U>
X<T>::Y<U>::Y()
{
cout << "X<T>::Y<U>::Y()" << endl;
u = new U();
}
template <class T>
template <class U>
U& X<T>::Y<U>::Value()
{
return *u;
}
template <class T>
template <class U>
void X<T>::Y<U>::print()
{
cout << this->Value() << endl;
}
template <class T>
template <class U>
X<T>::Y<U>::~Y()
{
cout << "X<T>::Y<U>::~Y()" << endl;
delete u;
}
int main()
{
X<int>* xi = new X<int>(10);
X<char>* xc = new X<char>('c');
xi->print();
xc->print();
delete xi;
delete xc;
}
/* Output:
X<T>::Y<U>::Y()
X<T>::Y<U>::Y()
10
99
X<T>::Y<U>::~Y()
X<T>::Y<U>::~Y()
*/
As classes locais não podem ter modelos membro.
Friends de modelo
Os modelos de classe podem ter friends. Uma classe ou um modelo de classe, uma função ou um modelo de função podem ser amigas (friends) de uma classe de modelo. Friends também podem ser especializações de um modelo de classe ou modelo de função, mas não especializações parciais.
No exemplo a seguir, uma função friend é definida como um modelo de função no modelo de classe. Esse código gera uma versão da função friend para cada instanciação do modelo. Essa construção é útil quando a função friend depende dos mesmos parâmetros de modelo que a classe.
// template_friend1.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T> class Array {
T* array;
int size;
public:
Array(int sz): size(sz) {
array = new T[size];
memset(array, 0, size * sizeof(T));
}
Array(const Array& a) {
size = a.size;
array = new T[size];
memcpy_s(array, a.array, sizeof(T));
}
T& operator[](int i) {
return *(array + i);
}
int Length() { return size; }
void print() {
for (int i = 0; i < size; i++)
cout << *(array + i) << " ";
cout << endl;
}
template<class T>
friend Array<T>* combine(Array<T>& a1, Array<T>& a2);
};
template<class T>
Array<T>* combine(Array<T>& a1, Array<T>& a2) {
Array<T>* a = new Array<T>(a1.size + a2.size);
for (int i = 0; i < a1.size; i++)
(*a)[i] = *(a1.array + i);
for (int i = 0; i < a2.size; i++)
(*a)[i + a1.size] = *(a2.array + i);
return a;
}
int main() {
Array<char> alpha1(26);
for (int i = 0 ; i < alpha1.Length() ; i++)
alpha1[i] = 'A' + i;
alpha1.print();
Array<char> alpha2(26);
for (int i = 0 ; i < alpha2.Length() ; i++)
alpha2[i] = 'a' + i;
alpha2.print();
Array<char>*alpha3 = combine(alpha1, alpha2);
alpha3->print();
delete alpha3;
}
/* Output:
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
*/
O exemplo a seguir envolve uma função friend que tem uma especialização de modelo. Uma especialização de modelo de função é automaticamente friend quando o modelo de função original é friend.
Também é possível declarar apenas a versão especializada do modelo como o amigo, como o comentário antes da declaração de friend no código a seguir indica. Se você declarar uma especialização como friend, deverá colocar a definição de especialização do modelo friend fora da classe de modelo.
// template_friend2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class Array;
template <class T>
void f(Array<T>& a);
template <class T> class Array
{
T* array;
int size;
public:
Array(int sz): size(sz)
{
array = new T[size];
memset(array, 0, size * sizeof(T));
}
Array(const Array& a)
{
size = a.size;
array = new T[size];
memcpy_s(array, a.array, sizeof(T));
}
T& operator[](int i)
{
return *(array + i);
}
int Length()
{
return size;
}
void print()
{
for (int i = 0; i < size; i++)
{
cout << *(array + i) << " ";
}
cout << endl;
}
// If you replace the friend declaration with the int-specific
// version, only the int specialization will be a friend.
// The code in the generic f will fail
// with C2248: 'Array<T>::size' :
// cannot access private member declared in class 'Array<T>'.
//friend void f<int>(Array<int>& a);
friend void f<>(Array<T>& a);
};
// f function template, friend of Array<T>
template <class T>
void f(Array<T>& a)
{
cout << a.size << " generic" << endl;
}
// Specialization of f for int arrays
// will be a friend because the template f is a friend.
template<> void f(Array<int>& a)
{
cout << a.size << " int" << endl;
}
int main()
{
Array<char> ac(10);
f(ac);
Array<int> a(10);
f(a);
}
/* Output:
10 generic
10 int
*/
O exemplo a seguir mostra um modelo de classe friend declarado em um modelo de classe. O modelo de classe é usado como o argumento de modelo para a classe friend. Os modelos de classe friend devem ser definidos fora do modelo de classe em que são declarados. Todas as especializações ou as especializações parciais do modelo friend também são amigas (friends) do modelo de classe original.
// template_friend3.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class X
{
private:
T* data;
void InitData(int seed) { data = new T(seed); }
public:
void print() { cout << *data << endl; }
template <class U> friend class Factory;
};
template <class U>
class Factory
{
public:
U* GetNewObject(int seed)
{
U* pu = new U;
pu->InitData(seed);
return pu;
}
};
int main()
{
Factory< X<int> > XintFactory;
X<int>* x1 = XintFactory.GetNewObject(65);
X<int>* x2 = XintFactory.GetNewObject(97);
Factory< X<char> > XcharFactory;
X<char>* x3 = XcharFactory.GetNewObject(65);
X<char>* x4 = XcharFactory.GetNewObject(97);
x1->print();
x2->print();
x3->print();
x4->print();
}
/* Output:
65
97
A
a
*/
Reutilização de parâmetros de modelo
Os parâmetros de modelo podem ser reutilizados na lista de parâmetros de modelo. Por exemplo, o código a seguir é permitido:
// template_specifications2.cpp
class Y
{
};
template<class T, T* pT> class X1
{
};
template<class T1, class T2 = T1> class X2
{
};
Y aY;
X1<Y, &aY> x1;
X2<int> x2;
int main()
{
}
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