15.4.6. Інсталювання (Параметризація)

Приклади. Наша перша спроба сконструювати клас Queue (черга) була не дуже успішною, оскільки нам не вдалося зробити його безпечним відносно типів. Ми можемо значно вдосконалити нашу абстракцію, якщо вдамося до конструкції параметризованих класів, що підтримується мовами C++ і Eiffel.

Template<class Item>

class Queue {

public:

Queue();

Queue(const Queue<Item>&);

virtual ~Queue();

virtual Queue<Item>& operator=(const Queue<Item>&);

virtual int operator==(const Queue<Item>&) const;

int operator!=(const Queue<Item>&) const;

virtual void clear();

virtual void append(const Item&);

virtual void pop();

virtual void remove(int at);

virtual int length() const;

virtual int isEmpty() const;

virtual const Item& front() const;

virtual int location(const void*);

protected:

...

};

У цьому новому варіанті не використається ідіома void*, замість цього об'єкти поміщаються в чергу і беруться з неї через клас item, оголошений як аргумент шаблону.

Параметризованний клас не може мати екземплярів, поки він не буде інстальований. Оголосимо дві черги - чергу цілих чисел і чергу екранних об'єктів:

Queue<int> intQueue;

Queue<DisplayItem*> itemQueue;

Об'єкти intQueue і itemQueue - це екземпляри зовсім різних класів, які навіть не мають загального суперкласу. Проте, вони отримані з одного параметризованого класу Queue. У другому випадку ми помістили в чергу показники. Завдяки цьому, будь-які об'єкти підкласів DisplayItem, поміщені в чергу, не будуть "зрізатися", але збережуть свою поліморфну поведінку.

Рис. 15.10. Инстанцирование????.

Інсталяція безпечна з погляду типів. За правилами C++ буде відкинута будь-яка спроба помістити в чергу або добути з її що-небудь крім, відповідно, цілих чисел і різновидів DisplayItem.

Відношення між параметризованим класом Queue, його інсталяціями для класу DisplayItem і екземпляром itemQueue показані на рис. 15.10.

Узагальнені класи. Існує чотири основних способи створювати такі класи, як параметризованний клас Queue. По-перше, ми можемо використати макровизначення. Саме так це було в ранньому C++, але цей підхід прийняний тільки для невеликих проектів, тому що макроси перебувають поза семантикою мови, більше того, при кожному інсталюванні створюється нова копія програмного коду. По-друге, можна використати пізнє зв'язування й успадкування, як це робиться в Smalltalk. При такому підході ми можемо будувати тільки неоднорідні контейнерні класи, тому що в мові немає засобу ввести потрібний клас елементів контейнера; кожний елемент у контейнері трактується як екземпляр деякого вилученого базового класу. Третій спосіб реалізований у мовах сімейства Object Pascal, які мають і сильні типи, і спадкування, але не підтримують ніякого різновиду параметризованих класів. У цьому випадку доводиться створювати узагальнені контейнери, як в Smalltalk, але використовувати явну перевірку типу об'єкта, перед тим як поміщати його в контейнер. Нарешті, є власне параметризовані класи, що вперше з'явилися в CLU. Параметризований клас це шаблон для побудови інших класів; шаблон може бути параметризованим іншими класами, об'єктами або операціями. Параметризований клас повинен бути інстальованим перед створенням екземплярів. Механізм узагальнених класів є в C++ і Eiffel.

Як видно з рис. 15.10, щоб інсталювати параметризований клас Queue ми повинні використати інший клас, наприклад, DisplayItem. Завдяки цьому відношення інсталяції майже завжди розуміє відношення використання.

Мейер зазначає, що спадкування - потужніший механізм, ніж узагальнені класи й що через успадкування можна одержати більшість переваг узагальнених класів, але не навпаки. Нам здається, що краще, коли мови підтримують і те, і інше.

Параметризовані класи корисні далеко не тільки для створення контейнерів. Наприклад, Страуструп відзначає їхнє значення для узагальненої арифметики.

При проектуванні узагальнені класи дозволяють виразити деякі властивості протоколів класів. Клас експортує операції, які можна виконувати над його екземплярами. Навпаки, параметризований аргумент класу служить для імпорту класів і значень, що надають деякий протокол. C++ перевіряє їх взаємну відповідність при компіляції, коли фактично й відбувається інсталяція. Наприклад, ми могли б визначити впорядковану чергу об'єктів, відсортованих за деяким критерієм. Цей параметризований клас повинен мати аргумент (клас Item), і вимагати від цього аргументу певну поведінку (наявність операції обчислення порядку). При інсталяції в якості класу Item може бути будь-який клас, що має відповідний протокол. Таким чином, поведінка класів у сімействі, що походять від одного параметризованого класу, може змінюватися в досить широких межах.