Пример шаблона функции
В этом разделе приводится пример, показывающий, как можно определять и использовать шаблоны функций. Здесь определяется шаблон sort(), который затем применяется для сортировки элементов массива. Сам массив представлен шаблоном класса Array (см. раздел 2.5). Таким образом, шаблоном sort() можно пользоваться для сортировки массивов элементов любого типа.
В главе 6 мы видели, что в стандартной библиотеке C++ определен контейнерный тип vector, который ведет себя во многом аналогично типу Array. В главе 12 рассматриваются обобщенные алгоритмы, способные манипулировать контейнерами, описанными в главе 6. Один из таких алгоритмов, sort(), служит для сортировки содержимого вектора. В этом разделе мы определим собственный “обобщенный алгоритм sort()” для манипулирования классом Array, упрощенной версии алгоритма из стандартной библиотеки C++.
Шаблон функции sort() для шаблона класса Array определен следующим образом:
template <class elemType>
void sort( Array<elemType> &array, int low, int high ) {
if ( low < high ) {
int lo = low;
int hi = high + 1;
elemType elem = array[lo];
for (;;) {
while ( min( array[++lo], elem ) != elem && lo < high ) ;
while ( min( array[--hi], elem ) == elem && hi > low ) ;
if (lo < hi)
swap( array, lo, hi );
else break;
}
swap( array, low, hi );
sort( array, low, hi-1 );
sort( array, hi+1, high );
}
}
В sort() используются две вспомогательные функции: min() и swap(). Обе они должны определяться как шаблоны, чтобы иметь возможность обрабатывать любые типы фактических аргументов, с которыми может быть конкретизирован шаблон sort(). min() определена как шаблон функции для поиска минимального из двух значений любого типа:
template <class Type>
Type min( Type a, Type b ) {
return a < b ? a : b;
}
swap() – шаблон функции для перестановки двух элементов массива любого типа:
template <class elemType>
void swap( Array<elemType> &array, int i, int j )
{
elemType tmp = array[ i ];
array[ i ] = array[ j ];
array[ j ] = tmp;
}
Убедиться в том, что функция sort() действительно работает, можно с помощью отображения содержимого массива после сортировки. Поскольку функция display() должна обрабатывать любой массив, конкретизированный из шаблона класса Array, ее тоже следует определить как шаблон:
#include <iostream>
template <class elemType>
void display( Array<elemType> &array )
{ //формат отображения: < 0 1 2 3 4 5 >
cout << "< ";
for ( int ix = 0; ix < array.size(); ++ix )
cout << array[ix] << " ";
cout << ">\n";
}
В этом примере мы пользуемся моделью компиляции с включением и помещаем шаблоны всех функций в заголовочный файл Array.h вслед за объявлением шаблона класса Array.
Следующий шаг – написание функции для тестирования этих шаблонов. В sort() поочередно передаются массивы элементов типа double, типа int и массив строк. Вот текст программы:
#include <iostream>
#include <string>
#include "Array.h"
double da[10] = {
26.7, 5.7, 37.7, 1.7, 61.7, 11.7, 59.7,
15.7, 48.7, 19.7 };
int ia[16] = {
503, 87, 512, 61, 908, 170, 897, 275, 653,
426, 154, 509, 612, 677, 765, 703 };
string sa[11] = {
"a", "heavy", "snow", "was", "falling", "when",
"they", "left", "the", "police", "station" };
int main() {
// вызвать конструктор для инициализации arrd
Array<double> arrd( da, sizeof(da)/sizeof(da[0]) );
// вызвать конструктор для инициализации arri
Array<int> arri( ia, sizeof(ia)/sizeof(ia[0]) );
// вызвать конструктор для инициализации arrs
Array<string> arrs( sa, sizeof(sa)/sizeof(sa[0]) );
cout << "sort array of doubles (size == "
<< arrd.size() << ")" << endl;
sort(arrd, 0, arrd.size()-1 );
display(arrd);
cout << "sort array of ints (size == "
<< arri.size() << ")" << endl;
sort(arri, 0, arri.size()-1 );
display(arri);
cout << "sort array of strings (size == "
<< arrs.size() << ")" << endl;
sort(arrs, 0, arrs.size()-1 );
display(arrs);
return 0;
}
Если скомпилировать и запустить программу, то она напечатает следующее (эти строки искусственно разбиты на небольшие части):
sort array of doubles (size == 10)
< 1.7 5.7 11.7 14.9 15.7 19.7 26.7
37.7 48.7 59.7 61.7 >
sort array of ints (size == 16)
< 61 87 154 170 275 426 503 509 512
612 653 677 703 765 897 908 >
sort array of strings (size == 11)
< "a" "falling" "heavy" "left" "police" "snow"
"station" "the" "they" "was" "when" >
В числе обобщенных алгоритмов, имеющихся в стандартной библиотеке C++ (и в главе 12), вы найдете также функции min() и swap(). В главе 12 мы покажем, как их использовать.
