вынуждает компилятор предполагать, что все конкретизации шаблонов будут объявляться явно.

Упражнение 16.9

Куда бы вы поместили определения функций-членов и статических данных-членов своих шаблонов классов, если имеющийся у вас компилятор поддерживает модель компиляции с разделением? Объясните почему.

Упражнение 16.10

Имеется шаблон класса Screen, разработанный в упражнениях из предыдущих разделов (в том числе функции-члены, определенные в упражнении 16.5 из раздела 16.3, и статические члены, определенные в упражнении 16.7 из раздела 16.5). Организуйте программу так, чтобы воспользоваться преимуществами модели компиляции с разделением.

16.9. Специализации шаблонов классов A

Прежде чем приступать к рассмотрению специализаций шаблонов классов и причин, по которым в них может возникнуть надобность, добавим в шаблон Queue функции-члены min() и max(). Они будут обходить все элементы очереди и искать среди них соответственно минимальное и максимальное значения (правильнее, конечно, использовать для этой цели обобщенные алгоритмы min() и max(), представленные в главе 12, но мы определим эти функции как члены шаблона Queue, чтобы познакомиться

template <class Type> class Queue {

//...

public:

Type min(); Type max();

//...

};

// найти минимальное значение в очереди Queue template <class Type>

Type Queue<Type>::min()

{

assert( ! is_empty() ); Type min_val = front->item;

for ( QueueItem *pq = front->next; pq != 0; pq = pq->next ) if ( pq->item < min_val )

min_val = pq->item; return min_val;

}

// найти максимальное значение в очереди Queue template <class Type>

Type Queue<Type>::max()

{

assert( ! is_empty() ); Type max_val = front->item;

for ( QueueItem *pq = front->next; pq != 0; pq = pq->next ) if ( pq->item > max_val )

max_val = pq->item; return max_val;

со специализациями.)

}

Следующая инструкция в функции-члене min() сравнивает два элемента очереди Queue:

pq->item < min_val

Здесь неявно присутствует требование к типам, которыми может конкретизироваться шаблон класса Queue: такой тип должен либо иметь возможность пользоваться предопределенным оператором “меньше” для встроенных типов, либо быть классом, в котором определен оператор operator<(). Если же этого оператора нет, то попытка применить min() к очереди приведет к ошибке компиляции в том месте, где вызывается несуществующий оператор сравнения. (Аналогичная проблема существует и в max(), только касается оператора operator>()).

class LongSouble { public:

LongDouble( double dbval ) : value( dval ) { } bool compareLess( const LongDouble & );

private:

double value;

Предположим, что шаблон класса Queue нужно конкретизировать таким типом:

};

Но в этом классе нет оператора operator<(), позволяющего сравнивать два значения типа LongDouble, поэтому использовать для очереди типа Queue<LongDouble> функции- члены min() и max() нельзя. Одним из решений этой проблемы может стать определение глобальных operator<() и operator>(), в которых для сравнения значений типа Queue<LongDouble> используется функция-член compareLess. Эти глобальные

операторы вызывались бы из min() и max() автоматически при сравнении объектов из очереди.

Однако мы рассмотрим другое решение, связанное со специализацией шаблонов класса: вместо общих определений функций-членов min() и max() при конкретизации шаблона

Queue типом LongDouble мы определим специальные экземпляры

Queue<LongDouble>::min() и Queue<LongDouble>::max(), основанные на функции- члене compareLess() класса LongDouble.

Это можно сделать, если воспользоваться явным определением специализации, где после ключевого слова template идет пара угловых скобок <>, а за ней – определение специализации члена класса. В приведенном примере для функций-членов min() и max() класса Queue<LongDouble>, конкретизированного из шаблона, определены явные специализации:

// определения явных специализаций

template<> LongDouble Queue<LongDouble>::min()

{

assert( ! is_empty() ); LongDouble min_val = front->item;

for ( QueueItem *pq = front->next; pq != 0; pq = pq->next ) if ( pq->item.compareLess( min_val ) )

min_val = pq->item; return min_val;

}

template<> LongDouble Queue<LongDouble>::max()

{

assert( ! is_empty() ); LongDouble max_val = front->item;

for ( QueueItem *pq = front->next; pq != 0; pq = pq->next ) if ( max_val.compareLess( pq->item ) )

max_val = pq->item; return max_val;

}

Хотя тип класса Queue<LongDouble> конкретизируется по шаблону, в каждом объекте этого типа используются специализированные функции-члены min() и max() – не те, что конкретизируются по обобщенным определениям этих функций в шаблоне класса Queue.

Поскольку определения явных специализаций min() и max() – это определения невстроенных функций, помещать их в заголовочный файл нельзя: они обязаны находится в файле с текстом программы. Однако явную специализацию функции можно

// объявления явных специализаций функций-членов template <> LongDouble Queue<LongDouble>::min();

объявить, не определяя. Например:

template <> LongDouble Queue<LongDouble>::max();

Поместив эти объявления в заголовочный файл, а соответствующие определения – в исходный, мы можем организовать код так же, как и для определений функций-членов обычного класса.

Иногда определение всего шаблона оказывается непригодным для конкретизации некоторым типом. В таком случае программист может специализировать шаблон класса целиком. Напишем полное определение класса Queue<LongDouble>:

// QueueLD.h: определяет специализацию класса Queue<LongDouble> #include "Queue.h"

template<> Queue<LongDouble> { Queue<LongDouble>(); ~Queue<LongDouble>();

LongDouble& remove();

void add( const LongDouble & ); bool is_empty() const; LongDouble min();

LongDouble max(); private:

// Некоторая реализация

};

Явную специализацию шаблона класса можно определять только после того, как общий шаблон уже был объявлен (хотя и не обязательно определен). Иными словами, должно быть известно, что специализируемое имя обозначает шаблон класса. Если в

приведенном примере не включить заголовочный файл Queue.h перед определением явной специализации шаблона, компилятор выдаст сообщение об ошибке, указывая, что Queue – это не имя шаблона.

Если мы определяем специализацию всего шаблона класса, то должны определить также все без исключения функции-члены и статические данные-члены. Определения членов из

общего шаблона никогда не используются для создания определений членов явной специализации: множества членов этих шаблонов могут различаться. Чтобы предоставить определение явной специализации для типа класса Queue<LongDouble>, придется определить не только функции-члены min() и max(), но и все остальные.

Если класс специализируется целиком, лексемы template<> помещаются только перед

#include "QueueLD.h"

//определяет функцию-член min()

//из специализированного шаблона класса

определением явной специализации всего шаблона:

LongDouble Queue<LongDouble>::min() { }

Класс не может в одних файлах конкретизироваться из общего определения шаблона, а в других – из специализированного, если задано одно и то же множество аргументов. Например, специализацию шаблона QueueItem<LongDouble> необходимо объявлять в

// ---- File1.C ----

#include "Queue.h"

void ReadIn( Queue<LongDouble> *pq ) {

//использование pq->add()

//приводит к конкретизации QueueItem<LongDouble>

}

каждом файле, где она используется: