研究生のためのc++ no.4

C++ For Researchers 研究生のためのC++

企画・立案難波知宏

テンプレート

第四回

2

関数テンプレート

第一節

3

関数テンプレートとは

4

Sample 4-1

5

そうだ、max関数を作ろう

sample 4-1-1

int max(int x, int y) {

return (x > y) ? x : y;

}

6


Sample 4-1

従来のプログラム

double版も欲しくなった

e ? a : b e が true のとき a false のとき b を返す

sample 4-1-1

int max(int x, int y) {


}

double max(double x, double y) {


}

7


Sample 4-1


データ型が違うだけで

同じ処理なのに、

別々に記述

何とかして一つに

まとめられないか?

8

テンプレートで

できますよ

sample 4-1-2

template <typename Type>

Type max(Type x, Type y)

{


}

9


Sample 4-1

テンプレートを使って一つにまとめる

データ型に依存

しない関数

template <…>

を関数の前につけると、

関数テンプレートになる.

テンプレート引数の明示指定

Sample 4-2

10

sample 4-2-1



{


}

int main()

{

double c = max(7, 3.0); // Compile error!

}

11


Sample 4-2

次のプログラムはコンパイルエラーになります。

テンプレート引数Typeをintとdoubleのどちらに

したらいいかわからない!

コンパイラ

sample 4-2-1



{


}

int main()

{

double c = max<double>(7, 3.0); // OK.

}

12


Sample 4-2

<…>でテンプレート引数の型を指定すればよい。

実は、テンプレート引数

が省略された場合、

コンパイラが自動で

推論しているんだよね

コンパイラ

関数テンプレートの特殊化

13

Sample 4-3

14

string型でもmax関数が動くようにしたい

15

そんでもって

string型の場合は、長さが大きい方を返したい

sample 4-3-1

#include <string>


Type max(Type x, Type y) {


}

int main()

{


char* d = max<char*>("hoge", "hogehoge");// NG (Unexpected result).

}

16


Sample 4-3


期待通りに

ならない

sample 4-3-2

#include <string>


Type max(Type x, Type y) {


}

template <>

char* max(char* x, char* y) {

return (strlen(x) > strlen(y)) ? x : y;

}

int main() {


char* d = max<char*>("hoge", "hogehoge"); // OK.

}

17


Sample 4-3

特殊化をすれば、文字列専用の処理ができる

テンプレート引数がchar*

の場合は、例外的にこの

関数が呼ばれる

クラステンプレート

第二節

18

19

クラスにもテンプレートの概念を適用できます

クラステンプレートとは

20

Sample 4-4

21

そうだ。ベクトルクラスつくろう

sample 4-4-1/Vector3.h

class Vector3

{

public:

Vector3() … { … }

Vector3(float x, float y, float z) … { … }

static float dot(Vector3 a, Vector3 b) { … }

float x, y, z;

};

Vector3 operator +(Vector3 a, Vector3 b) { … }

22


Sample 4-4

前回作ったベクトルクラス(の一部)

float以外でも使えるようにしたい

sample 4-4-2/Vector3.h

template <typename T>

class Vector3

{

(省略)

T x, y, z;

};

23


Sample 4-4

テンプレートベクトルクラス

template <…>

をクラス定義の前につけると、

クラステンプレートになる.

データ型に依存

しないクラス

クラステンプレートの特殊化

24

Sample 4-5

25

関数テンプレートと同じように、クラステンプレート

も特殊化ができます(省略)

テンプレートのからくり

第三節

26


テンプレートの型引数ごとに別個にコードを生成

27

sample 4-6-1

#include <iostream>

template <typename T> void func() {}

int main()

{

printf("<int> -> %p¥n", func<int>);

printf("<double> -> %p¥n", func<double>);

}

実行結果

<int> -> 0095100F

<double> -> 00951014

28


関数のアドレスを調べればわかる

func<int>が出現した時点でfunc<int>をコンパイル時に生成

コンパイラ

まとめ

29


void f() { /* ... */ }


class C { /* ... */ };

30

テンプレート

データ型に依存しない関数・クラスを作る仕組み

template <…> を関数の前につけると関数テンプレートを定義

template <…> をクラスの前につけるとクラステンプレートを定義


void f() { /* ... */ }


class C { /* ... */ };

int main()

{

f<int>();

C<int> c;

}

31

テンプレート引数の指定

f<…> C<…>

でテンプレート引数を明示的に指定

言語比較 <ジェネリック編>

おまけ

32

ジェネリック機能比較

C++ C# Java

実体の生成

タイミングコンパイル時実行時

コンパイル時にキャストを挿

入し非ジェネリックに変換、

つまり実体は一つ

パフォーマンス ◎

(実体別に最適化) ○

×

(キャストによるオーバーヘッ

ドが発生)

コンパイル後の

コード共有

×

(プログラムサイズが爆発

する原因)

○ ○

(実体は一つしかない)

組み込み型の

ジェネリック引数 ○

○

(組み込み型の

ジェネリックはク

ラス型のものと

は別に生成)

×

(クラス型のみ○)

33

このページに詳しく書いてあります

http://ufcpp.net/study/csharp/sp2_generics.html#compare

sample 4-7-1/main.cpp

#include <iostream>

template <typename T> class C

{

public:

template <typename U> static void F() {}

};

int main()

{

C<int>::F<double>();

printf("%s¥n", typeid(C<int>).name());

printf("%s¥n", typeid(C<double>).name());

}

実行結果

class C<int>

class C<double>

34


おまけ

C++のジェネリック（テンプレート）

sample 4-7-2/Program.cs

using System;

class C<T>

{

public static void F<U>() { }

}

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

C<int>.F<double>();

Console.WriteLine(typeof(C<int>));

Console.WriteLine(typeof(C<float>));

}

}

実行結果

C`1[System.Int32]

C`1[System.Single]

35


おまけ

C#のジェネリック

sample 4-7-3/Program.java

実行結果

class C

class C

36

おまけ

Javaのジェネリック


型情報が抜け落ちてる…

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