LINUXSOFT.cz Přeskoč levou lištu
Uživatel: Heslo:  
   CZUKPL

> C++ šablony

V tomto článku je na krátkém příkladu uvedeno, k čemu slouží šablony a jakým způsobem se deklarují. V druhé části článku je stručný přehled některých šablonových kontejnerových tříd, které nabízí standardní knihovna šablon jazyka C++.

1.2.2011 00:00 | Petr Sklenička | Články autora | přečteno 17394×

Šablony obecně

Šablony nám dovolují vytvořit nějakou třídu, v níž bude možné měnit typ věci, se kterou se bude pracovat. Původně sice šablony nebyly součástí jazyka C++, dnes jsou již snandardem a integrální součástí C++. Jsou velmi flexibilní a typově zabezpečené. Použití šablony si ukážeme na velmi jednoduchém příkladu. Představte si, že potřebujeme v našem programu implementovat datovou strukturu zásobník (vím, že zásobník je součástí STL, příklad je jen pro pochopení). Není tedy problém si zásobník napsat. Dejme tomu, že do něj potřebujeme ukládat celá čísla.


// Trivialni implementace zasobniku

class Stack

{

  private:

    int* items;

    int stackPointer;

    

  public:

    Stack(int max = 100)

    {	

      items = new int[max];

      stackPointer = 0;

    }

    void Push(int x)

    {

      items[stackPointer++] = x;

    }

    int Pop()

    {

      return items[--stackPointer];

    }

};

Problém nastane, když najednou zjistíme, že bychom potřebovali i zásobník třeba na typ double. Samozřejmě je možné napsat další třídu, která bude reprezentovat zásobník, pracující s typem double. Asi není nutné říkat, že to není příliš dobrá varianta. Tento problém lze elegantně vyřešit právě s použitím šablon. My vlastně napíšeme třídu zásobník tak, abychom až při vytváření její instance mohli říct, s jakým datovým typem bude pracovat.

Deklarace šablony

Deklarace šablony se provádí klíčovým slovem template, za kterým následuje parametr typu. Formát zápisu tedy vypadá takto:


template <class T>   // prvni moznost

template <typename T> // druha moznost

Písmeno T je zástupce (zjednoduše jej můžeme chápat jako název proměnné). Tento název je téměř libovolný, T, popř. Type se však používá nejčastěji. Pokud budeme pak vytvářet nějakou šablonovou třídu, vždy místo názvu datového typu, s kterým by třída normálně pracovala, použijeme právě T. Výše uvedený kód zásobníku, který pracuje pouze s celými čísli, můžeme nyní upravit tak, aby fungoval i pro jiné datové typy než int.

template<class T> class Stack

{

  private:

    T* items;

    int stackPointer;



  public:

    Stack(int max = 100)

    {

      items = new T[max];

      stackPointer = 0;

    }

    void Push(T x)

    {

      items[stackPointer++] = x;

    }

    T Pop()

    {

      return items[--stackPointer];

    }

};

Je vidět, že datový typ prvků, se kterými zásobník pracuje, jsme nahradili písmenem T. Teď můžeme bez problému vytvořit zásobník, do kterého budeme ukládat celá čísla, znaky, typ double atd... To provedeme takto:

Stack<int> myStack_int();   // zasobnik na typ int

Stack<bool> myStack_bool(); // zasobnik na typ bool

Stack<char> myStack_char(); // zasobnik na char

Obdobně jako jsme použili šablony u tříd, můžeme vytvořit i obyčejnou funkci, která bude pracovat s různými datovými typy. Jednoduchý příklad je například funkce, která vrací větší ze dvou čísel. Můžeme chtít vrátit větší číslo ze dvou celých čísel, stejně tak ale můžeme chtít zjistit větší číslo ze dvou čísel typu double. Takovou funkci pak napíšeme takto:

template <class T> T getMax(T a, T b)

{

  if (a > b)

    return a;

  return b;

}



// volani funkci

getMax<int>(3, 4);  // vetsi ze dvou cisel typu int

getMax<double>(3.24, 5.21); // vetsi ze dvou cisel typu double

Nyní se ve stručném přehledu podíváme na standardní knihovnu šablon, kterou C++ nabízí.

Standardní knihova šablon

Standardní knihovna šablon (STL) je knihovna šablonových kontejnerových tříd, která obsahuje seznamy, vektory, zásobníky a fronty. Obsahuje také řadu algoritmů pro vyhledávání či řazení. Všichni významní výrobci kompilátorů nabízejí STL jako součást svých kompilátorů. Výhodou STL je to, že nemusíte programovat něco, co se běžně používá a co již někdo naprogramoval (např. již zmiňovaný zásobník, fronta atd...).

Sekvenční kontejnery

Kontejner je objekt, který obsahuje další objekty. Sekvenční kontejnery jsou vytvořeny tak, že poskytují sekvenční (čili podle pořadí) a náhodný přístup ke svým elementům, neboli prvkům. Všechny kontejnerové třídy STL jsou definovány v oboru názvů std.

Kontejner vector

Kontejnerová třída vector se chová podobně jako klasické pole, je však "mocnější" a mnohem lépe se s ní pracuje. Tato třída je definována v hlavičkovém souboru <vector> v oboru názvů std. V programu můžeme vector vytvořit takto:


#include <vector>

using namespace std;



int main()

{

  vector<int> myVector;   // vector celych cisel



  return 0;

}

V případě, že bychom vynechali řádek using namespace std;, museli bychom vector vytvořit takto:

std::vector<int> myVector;

STL nespecifikuje nejvyšší počet prvků ve vektoru, nicméně nekonečno se jich tam opravdu nevejde. Přesné číslo lze zjistit tímto způsobem:

cout << myVector.max_size();

Obvykle, když vytváříme vektor, máme nějakou hrubou představu, kolik prvků do něj budeme chtít uložit. Standardní třída vektoru nabízí konstruktor, který jako svůj parametr přebírá počet prvků. Vektor dvaceti celých čísel se vytvoří takto:

vector<int> myVector(20);

Chceme-li do vektoru přidat nějaký prvek, můžeme to udělat členskou funkcí push_back. Tato funkce přidá nový prvek na konec vektoru.

myVector.push_back(10);

O vektoru řekneme, že je prázdný, pokud neobsahuje žádný prvek, čili jeho velikost je nula. K zjištění, kolik prvků vektor obsahuje, slouží členská funkce size(). Vrátí-li nám tato funkce hodnotu nula, vektor je prázdný. K tomu, abychom zjistili, zda je vektor prázdný, však lépe slouží funkce empty(), která vrací logickou hodnotu true, pokud je vektor prázdný.

myVector.size();  // vraci velikost vektoru

myVector.empty(); // vraci true, pokud je vektor prazdny

V tomto stručném přehledu jsme si neuvedli všechny členské funkce vektoru. Nezmínili jsme například funkci front(), která vrací odkaz na první prvek, nebo funkci back(), která vrací odkaz na poslední prvek.

Kontejner list

Tento kontejner je určen k optimálnímu zajištění častého vkládání a odebírání prvků. Tato třída je definována v hlavičkovém souboru <list> v oboru nazvů std. Třída je implementována jako dvojitě propojený seznam, kde každý uzel obahuje odkaz na předchozí i následující uzel v seznamu. Co se týče členských metod, jsou stejné jako u třídy vektor. Seznamem můžeme procházet odkazy v jednotlivých uzlech - k tomu se používá mechanismus zvaný iterátor.


// Ukazka pouziti iteratoru

#include <list>

#include <iostream>

using namespace std;



int main()

{

  list<int> myList;



  for (int i = 0; i < 10; i++)

    myList.push_back(i * i);	// 0, 1, 4, 9, 16, 25 ...



  for (list<int>::const_iterator it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it)

    cout << *it << endl;



  return 0;

}

Je dobré si všimnout, že jsme použili konstantní iterátor, neboť nemáme v úmyslu pomocí tohoto iterátoru měnit uzly. Funkce begin() vrací iterátor, který ukazuje na první uzel v seznamu. K nasměrování iterátoru na další uzel lze použít inkrementační operátor ++. Členská funkce end() vrací iterátor, který ukazuje na jeden uzel za koncem seznamu, proto tedy nesmíme nechat náš iterátor dosáhnout end().

Třída list nabízí také metody push_back(), push_front(), pop_back(), pop_front(). Není těžké si domyslet, co tyto metody dělají.

Dalšími sekvenčními kontejnery jsou například deque, queue (fronta) nebo stack (zásobník).

Asociativní kontejnery

Asociativní kontejnery jsou určené pro rychlý přístup k prvkům podle hodnot klíčů. Standardní knihovna C++ nabízí například tyto asociativní kontejnery: map, multimap, set, bitset, multiset.

Kontejner map

Název tohoto kontejneru je dán tím, že obsahuje "mapy", které jsou klíči pro přiřazené hodnoty. Kontejner map vytvoříme takto:


#include <map>

#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;



int main()

{

  map<string, int> myMap;



  return 0;

}

Při vytváření mapy musíme určit, jakého datového typu bude klíč (v našem případě string) a jakého datového typu budou hodnoty (v našem případě int). Hodnoty do mapy pak vložíme takto:

myMap["Cislo jedna"] = 1;

myMap["Cislo dva"] = 2;

V tuto chvíli má hodnota 1 klíč "Cislo jedna" a hodnota 2 má klíč "Cislo dva". Hodnoty klíčů v kontejneru musí být jednoznačné, čili žádné dva prvky nemohou mít stejnou hodnotu klíče. Stejně jako ve třídě list, tak i v mapě lze použít iterátory.

for (map<string, int>::const_iterator it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it)

  cout << "Klic: " << it->first << " Hodnota: " << it->second << endl;

Z výstupu kódu je vidět, že it->first ukazuje vždy na aktuální klíč, zatímco it->second ukazuje vždy na aktuální hodnotu.

Multimap, set, multiset, bitset

O některých ostatních asociativních kontejnerech si povíme jen ve stručnosti. Kontejner multimap je totéž jako kontejner map, pouze s tím rozdílem že v multimap je možné mít více prvků se stejným klíčem. Třída set se také podobá mapě, až na to, že její prvky nejsou dvojice klíče s hodnotou, prvkem je pouze klíč. Kontejnerová třída multiset je totéž co set, ale může obsahovat duplicity. Pro ukladání sekvence bitů se používá bitset.

Verze pro tisk

pridej.cz

 

DISKUZE

Chybka 2.2.2011 13:48 Jaroslav Šmíd
  L Re: Chybka 2.2.2011 15:37 Petr Sklenička




Příspívat do diskuze mohou pouze registrovaní uživatelé.
> Vyhledávání software
> Vyhledávání článků

15.5.2017 23:50 /František Kučera
Máš rád svobodný software a hardware nebo se o nich chceš něco dozvědět? Zajímá tě DIY, CNC, SDR nebo morseovka? Přijď na sraz spolku OpenAlt, který se bude konat ve čtvrtek 18. května od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5).
Přidat komentář

12.5.2017 16:42 /Honza Javorek
PyCon CZ, česká konference o programovacím jazyce Python, se po dvou úspěšných ročnících v Brně bude letos konat v Praze, a to 8. až 10. června. Na konferenci letos zavítá např. i Armin Ronacher, známý především jako autor frameworku Flask, šablon Jinja2/Twig, a dalších projektů. Těšit se můžete na přednášky o datové analytice, tvorbě webu, testování, tvorbě API, učení a mentorování programování, přednášky o rozvoji komunity, o použití Pythonu ve vědě nebo k ovládání nejrůznějších zařízení (MicroPython). Na vlastní prsty si můžete na workshopech vyzkoušet postavit Pythonem ovládaného robota, naučit se učit šestileté děti programovat, efektivně testovat nebo si v Pythonu pohrát s kartografickým materiálem. Kupujte lístky, dokud jsou.
Přidat komentář

2.5.2017 9:20 /Eva Rázgová
Putovní konference československé Drupal komunity "DrupalCamp Československo" se tentokrát koná 27. 5.2017 na VUT FIT v Brně. Můžete načerpat a vyměnit si zkušenosti z oblasti Drupalu 7 a 8, UX, SEO, managementu týmového vývoje, využití Dockeru pro Drupal a dalších. Vítáni jsou nováčci i experti. Akci pořádají Slovenská Drupal Asociácia a česká Asociace pro Drupal. Registrace na webu .
Přidat komentář

1.5.2017 20:31 /Pavel `Goldenfish' Kysilka
PR: 25.5.2017 proběhne v Praze konference na téma Firemní informační systémy. Hlavními tématy jsou: Informační systémy s vlastní inteligencí, efektivní práce s dokumenty, mobilní přístup k datům nebo využívání cloudu.
Přidat komentář

15.4.2017 15:20 /František Kučera
Máš rád svobodný software a hardware nebo se o nich chceš něco dozvědět? Zajímá tě IoT a radiokomunikace? Přijď na sraz spolku OpenAlt, který se bude konat ve středu 19. dubna od 18:30 v Šenkovně (Sokolská 60, Praha 2).
Přidat komentář

5.3.2017 19:12 /Redakce Linuxsoft.cz
PR: 23. března proběhne v Praze konferenci na téma Cloud computing v praxi. Hlavními tématy jsou: Nejžhavější trendy v oblasti cloudu a cloudových řešení, Moderní cloudové služby, Infrastruktura současných cloudů, Efektivní využití cloudu, Nástrahy cloudových řešení a jak se jim vyhnout.
Přidat komentář

27.2.2017 22:12 /František Kučera
Pozvánka na 137. sraz OpenAlt – Praha: Tentokrát jsme si pro vás připravili neobvyklou akci. Ve středu 1.3. v 17:30 nás přivítá sdružení CZ.NIC ve svých prostorách v Milešovské ulici číslo 5 na Praze 3, kde si pro nás připravili krátkou prezentaci jejich činnosti. Následně navštívíme jejich datacentrum pod Žižkovskou věží. Provedou nás prostory, které jsou běžnému smrtelníkovi nedostupné!
Po ukončení prohlídky se všchni odebereme do hostince U vodoucha, Jagelonská 21, Praha 3 pochutnat si na některém z vybraných piv či dát si něco na zub. Rezervaci máme od 19:30, heslo je OpenAlt.
Ale pozor! Do prostor datového centra máme omezený přístup, dostane se tam pouze 10 lidí! Takže kdo přijde dříve, ten má přednost, a občanky s sebou! Kdo nebude chtít na prohlídku datového centra, může se pomalu přesunout do hostince U vodoucha a u nepřeberné nabídky piv počkat na ostatní.
Přidat komentář

18.1.2017 0:49 /František Kučera
Členové a příznivci spolku OpenAlt se pravidelně schází v Praze a Brně. Fotky z pražských srazů za uplynulý rok si můžete prohlédnout na stránkách spolku. Příští sraz se koná už 19. ledna – tentokrát je tématem ergonomie ovládání počítače – tzn. klávesnice, myši a další zařízení. Také budete mít příležitost si prohlédnout pražský hackerspace Brmlab.
Přidat komentář

   Více ...   Přidat zprávičku

> Poslední diskuze

1.8.2017 7:32 / Cassidy
structural consultants

30.7.2017 11:12 / Jaromir Obr
Národní znaky

27.7.2017 12:24 / Jaromir Obr
Cteni/zapis

26.7.2017 21:12 / Jaromir Obr
Podminka

15.6.2017 9:34 / Ondřej Havlas
php,

Více ...

ISSN 1801-3805 | Provozovatel: Pavel Kysilka, IČ: 72868490 (2003-2017) | mail at linuxsoft dot cz | Design: www.megadesign.cz | Textová verze