Многие алгоритмы не зависят от типов данных, с которыми они работают (классический
пример — сортировка). Естественно желание параметризовать алгоритм таким образом, чтобы его можно было использовать для различных типов данных. Первое, что может прийти в голову — передать информацию о типе в качестве параметра (например, одним параметром в функцию передается указатель на данные, а другим — длина элемента данных в байтах). Использование дополнительного параметра означает генерацию дополнительного кода, что снижает эффективность программы, особенно при рекурсивных вызовах и вызовах во внутренних циклах; кроме того, отсутствует возможность контроля типов. Другим решением будет написание для работы с различными типами данных нескольких перегруженных функций, но в таком случае в программе будет несколько одинаковых по логике функций, и для каждого нового типа придется вводить новую.
В C++ есть мощное средство параметризации — шаблоны. Существуют шаблоны функций и шаблоны классов (о шаблонах классов позже). С помощью шаблона функции можно определить алгоритм, который будет применяться к данным различных типов, а конкретный тип данных передается функции в виде параметра на этапе компиляции. Компилятор автоматически генерирует правильный код, соответствующий переданному типу. Таким образом, создается функция, которая автоматически перегружает сама себя и при этом не содержит накладных расходов, связанных с параметризацией.
Формат простейшей функции-шаблона:
template <class Туре> заголовок{
/* тело функции */
}
Вместо слова Туре может использоваться произвольное имя. В общем случае шаблон функции может содержать несколько параметров, каждый из которых может быть не только типом, но и просто переменной, например:
template <class А, class В, int i > void f(){ ... }
Например, функция, сортирующая методом выбора (он был рассмотрен ранее) массив из п элементов любого типа, в виде шаблона может выглядеть так:
template <class Туре>
void sort_vybor(Type *b, int n){
Type a; //буферная переменная для обмена элементов
for (int i = 0; i<n-l; i++){
int imin = i;
for (int j = i + 1; j<n; j++)
i f (b[j] < b[imin]) imin = j ;
а = b[i]; b[i] = b[imin]; b[imin] = а;
}
}
Главная функция программы, вызывающей эту функцию-шаблон, может иметь вид:
#include <iostream.h>
template <class Туре> void sort_vybor(Type *b, int n):
int main(){
const int n = 20;
int i, b[n];
for (i = 0; i<n; i++) cin>> b [ i ];
sort_vybor(b, n): // Сортировка целочисленного массива
for (i = 0; i<n; i++) cout << b[i] << ' ';
cout << endl;
double a[] = {0.22, 117, -0.08, 0.21, 42.5};
sort_vybor(a, 5); // Сортировка массива вещественных чисел
for (i = 0; i<5; i++) cout << а[1] << ' ';
return 0;
}
Первый же вызов функции, который использует конкретный тип данных, приводит к созданию компилятором кода для соответствующей версии функции. Этот процесс называется инстанцированием шаблона (instantiation). Конкретный тип для инстанцирования либо определяется компилятором автоматически, исходя из типов параметров при вызове функции, либо задается явным образом. При повторном вызове с тем же типом данных код заново не генерируется. На месте
параметра шаблона, являющегося не типом, а переменной, должно указываться константное выражение.
Пример явного задания аргументов шаблона при вызове:
tempiate<class X, class Y, class Z> void f(Y. Z);
void g(){
f<int, char*, double> ("Vas1a", 3.0);
f<int, char*> ("Vas1a", 3.0); // Z определяется как double
f<int>("Vas1a", 3.0); // Y определяется как char*, a Z - как double
// f("Vasia", 3.0); ошибка: X определить невозможно
}
Функция main()
Функция, которой передается управление после запуска программы, должна иметь имя main. Она может возвращать значение в вызвавшую систему и принимать параметры из внешнего окружения. Возвращаемое значение должно бытьцелого типа. Стандарт предусматривает два формата функции:
// без параметров:
тип main(){ /* ... */ }
// с двумя параметрами:
тип main(int argc, char* argv[]){ /* ... */ }
При запуске программы параметры разделяются пробелами. Имена параметров в программе могут быть любыми, но принято использовать argc и argv. Первый параметр (argc) определяет количество параметров, передаваемых функции, включая имя самой программы, второй параметр (argv) является указателем на массив указателей типа char*. Каждый элемент массива содержит указатель на
отдельный параметр командной строки, хранящийся в виде С-строки, оканчивающейся нуль-символом. Первый элемент массива (argv[0]) ссылается на полное имя запускаемого на выполнение файла, следующий (argv[l]) указывает на первый параметр, argv[2] — на второй параметр, и так далее. Параметр argv[argc] должен быть равен 0.
Если функция main() ничего не возвращает, вызвавшая система получит значение, означающее успешное завершение. Ненулевое значение означает аварийное завершение. Оператор возврата из main() можно опускать
#include <iostream.h>
void main(int argc, char* argv[]){
for (int i = 0; i<argc; i++) cout << argv[i] << ' \ n ':
}
Пусть исполняемый файл программы имеет имя main.exe и вызывается из командной строки:
d:\cpp\main.exe one two three
На экран будет выведено:
D:\CPP\MAIN.EXE
one
two
three
