Partielle Spezialisierung von Klassenvorlagen (C++)
Klassenvorlagen können teilweise spezialisiert werden, und die resultierende Klasse ist immer noch eine Vorlage. Durch die teilweise Spezialisierung kann Vorlagencode für bestimmte Typen teilweise angepasst werden, in bestimmten Situationen wie:
Eine Vorlage verfügt über mehrere Typen und nur einige von ihnen müssen spezialisiert werden. Das Ergebnis ist eine Vorlage, die auf Grundlage der restlichen Typen parametrisiert wird.
Eine Vorlage verfügt nur über einen Typ, aber eine Spezialisierung wird für Zeiger-, Verweis-, Memberzeiger- oder Funktionszeigertypen benötigt. Die Spezialisierung selbst ist immer noch eine Vorlage für den Typ, auf den verwiesen oder gezeigt wird.
Beispiel
// partial_specialization_of_class_templates.cpp
template <class T> struct PTS {
enum {
IsPointer = 0,
IsPointerToDataMember = 0
};
};
template <class T> struct PTS<T*> {
enum {
IsPointer = 1,
IsPointerToDataMember = 0
};
};
template <class T, class U> struct PTS<T U::*> {
enum {
IsPointer = 0,
IsPointerToDataMember = 1
};
};
struct S{};
extern "C" int printf_s(const char*,...);
int main() {
S s, *pS;
int S::*ptm;
printf_s("PTS<S>::IsPointer == %d PTS<S>::IsPointerToDataMember == %d\n",
PTS<S>::IsPointer, PTS<S>:: IsPointerToDataMember);
printf_s("PTS<S*>::IsPointer == %d PTS<S*>::IsPointerToDataMember ==%d\n"
, PTS<S*>::IsPointer, PTS<S*>:: IsPointerToDataMember);
printf_s("PTS<int S::*>::IsPointer == %d PTS"
"<int S::*>::IsPointerToDataMember == %d\n",
PTS<int S::*>::IsPointer, PTS<int S::*>::
IsPointerToDataMember);
}
Wenn Sie über eine Vorlagenauflistungsklasse verfügen, die jeden Typ T akzeptiert, können Sie eine teilweise Spezialisierung erstellen, die jeden beliebigen Zeigertyp T* akzeptiert. Der folgende Code zeigt die Auflistung von Klassenvorlagen Bag und eine teilweise Spezialisierung für Zeigertypen, wobei die Auflistung die Zeigertypen dereferenziert, bevor sie diese ins Array kopiert. Die Auflistung speichert dann die Werte, auf die gezeigt wird. Bei der ursprünglichen Vorlage wären nur die Zeiger selbst in der Auflistung gespeichert worden, sodass sich Löschungen und Änderungen auf die Daten auswirken können. In dieser speziellen Zeigerversion der Auflistung wird ein Code zur Suche eines NULL-Zeigers in der add-Methode hinzugefügt.
// partial_specialization_of_class_templates2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
// Original template collection class.
template <class T> class Bag {
T* elem;
int size;
int max_size;
public:
Bag() : elem(0), size(0), max_size(1) {}
void add(T t) {
T* tmp;
if (size + 1 >= max_size) {
max_size *= 2;
tmp = new T [max_size];
for (int i = 0; i < size; i++)
tmp[i] = elem[i];
tmp[size++] = t;
delete[] elem;
elem = tmp;
}
else
elem[size++] = t;
}
void print() {
for (int i = 0; i < size; i++)
cout << elem[i] << " ";
cout << endl;
}
};
// Template partial specialization for pointer types.
// The collection has been modified to check for NULL
// and store types pointed to.
template <class T> class Bag<T*> {
T* elem;
int size;
int max_size;
public:
Bag() : elem(0), size(0), max_size(1) {}
void add(T* t) {
T* tmp;
if (t == NULL) { // Check for NULL
cout << "Null pointer!" << endl;
return;
}
if (size + 1 >= max_size) {
max_size *= 2;
tmp = new T [max_size];
for (int i = 0; i < size; i++)
tmp[i] = elem[i];
tmp[size++] = *t; // Dereference
delete[] elem;
elem = tmp;
}
else
elem[size++] = *t; // Dereference
}
void print() {
for (int i = 0; i < size; i++)
cout << elem[i] << " ";
cout << endl;
}
};
int main() {
Bag<int> xi;
Bag<char> xc;
Bag<int*> xp; // Uses partial specialization for pointer types.
xi.add(10);
xi.add(9);
xi.add(8);
xi.print();
xc.add('a');
xc.add('b');
xc.add('c');
xc.print();
int i = 3, j = 87, *p = new int[2];
*p = 8;
*(p + 1) = 100;
xp.add(&i);
xp.add(&j);
xp.add(p);
xp.add(p + 1);
p = NULL;
xp.add(p);
xp.print();
}
Im folgenden Beispiel wird eine Vorlagenklasse definiert, die Paare von beliebigen zwei Typen nimmt und dann eine teilweise Spezialisierung dieser spezialisierten Vorlagenklasse definiert, sodass einer der Typen int ist. Die Spezialisierung definiert eine zusätzliche Sortiermethode, die eine einfache Bubble Sort auf Grundlage der Ganzzahl implementiert.
// partial_specialization_of_class_templates3.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class Key, class Value> class Dictionary {
Key* keys;
Value* values;
int size;
int max_size;
public:
Dictionary(int initial_size) : size(0) {
max_size = 1;
while (initial_size >= max_size)
max_size *= 2;
keys = new Key[max_size];
values = new Value[max_size];
}
void add(Key key, Value value) {
Key* tmpKey;
Value* tmpVal;
if (size + 1 >= max_size) {
max_size *= 2;
tmpKey = new Key [max_size];
tmpVal = new Value [max_size];
for (int i = 0; i < size; i++) {
tmpKey[i] = keys[i];
tmpVal[i] = values[i];
}
tmpKey[size] = key;
tmpVal[size] = value;
delete[] keys;
delete[] values;
keys = tmpKey;
values = tmpVal;
}
else {
keys[size] = key;
values[size] = value;
}
size++;
}
void print() {
for (int i = 0; i < size; i++)
cout << "{" << keys[i] << ", " << values[i] << "}" << endl;
}
};
// Template partial specialization: Key is specified to be int.
template <class Value> class Dictionary<int, Value> {
int* keys;
Value* values;
int size;
int max_size;
public:
Dictionary(int initial_size) : size(0) {
max_size = 1;
while (initial_size >= max_size)
max_size *= 2;
keys = new int[max_size];
values = new Value[max_size];
}
void add(int key, Value value) {
int* tmpKey;
Value* tmpVal;
if (size + 1 >= max_size) {
max_size *= 2;
tmpKey = new int [max_size];
tmpVal = new Value [max_size];
for (int i = 0; i < size; i++) {
tmpKey[i] = keys[i];
tmpVal[i] = values[i];
}
tmpKey[size] = key;
tmpVal[size] = value;
delete[] keys;
delete[] values;
keys = tmpKey;
values = tmpVal;
}
else {
keys[size] = key;
values[size] = value;
}
size++;
}
void sort() {
// Sort method is defined.
int smallest = 0;
for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
for (int j = i; j < size; j++) {
if (keys[j] < keys[smallest])
smallest = j;
}
swap(keys[i], keys[smallest]);
swap(values[i], values[smallest]);
}
}
void print() {
for (int i = 0; i < size; i++)
cout << "{" << keys[i] << ", " << values[i] << "}" << endl;
}
};
int main() {
Dictionary<char*, char*>* dict = new Dictionary<char*, char*>(10);
dict->print();
dict->add("apple", "fruit");
dict->add("banana", "fruit");
dict->add("dog", "animal");
dict->print();
Dictionary<int, char*>* dict_specialized = new Dictionary<int, char*>(10);
dict_specialized->print();
dict_specialized->add(100, "apple");
dict_specialized->add(101, "banana");
dict_specialized->add(103, "dog");
dict_specialized->add(89, "cat");
dict_specialized->print();
dict_specialized->sort();
cout << endl << "Sorted list:" << endl;
dict_specialized->print();
}