Plantillas de clase
En este artículo se describen las reglas específicas de las plantillas de clase de C++.
Funciones miembro de plantillas de clase
Las funciones miembro se pueden definir dentro o fuera de una plantilla de clase. Se definen como plantillas de función si se definen fuera de la plantilla de clase.
// member_function_templates1.cpp
template<class T, int i> class MyStack
{
T* pStack;
T StackBuffer[i];
static const int cItems = i * sizeof(T);
public:
MyStack( void );
void push( const T item );
T& pop( void );
};
template< class T, int i > MyStack< T, i >::MyStack( void )
{
};
template< class T, int i > void MyStack< T, i >::push( const T item )
{
};
template< class T, int i > T& MyStack< T, i >::pop( void )
{
};
int main()
{
}
Al igual que con cualquier función miembro de clase de plantilla, la definición de la función miembro del constructor de la clase incluye la lista de argumentos de plantilla dos veces.
Las funciones miembro pueden ser plantillas de función y especificar parámetros adicionales, como en el ejemplo siguiente.
// member_templates.cpp
template<typename T>
class X
{
public:
template<typename U>
void mf(const U &u);
};
template<typename T> template <typename U>
void X<T>::mf(const U &u)
{
}
int main()
{
}
Plantillas de clase anidadas
Las plantillas se pueden definir dentro de clases o plantillas de clase, en cuyo caso se conocen como plantillas de miembro. Las plantillas de miembro que son clases se conocen como plantillas de clase anidadas. Las plantillas de miembro que son funciones se tratan en Plantillas de función miembro.
Las plantillas de clase anidada se declaran como plantillas de clase dentro del ámbito de la clase externa. Pueden definirse dentro o fuera de la clase envolvente.
En el código siguiente se muestra una plantilla de clase anidada dentro de una clase ordinaria.
// nested_class_template1.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
class X
{
template <class T>
struct Y
{
T m_t;
Y(T t): m_t(t) { }
};
Y<int> yInt;
Y<char> yChar;
public:
X(int i, char c) : yInt(i), yChar(c) { }
void print()
{
cout << yInt.m_t << " " << yChar.m_t << endl;
}
};
int main()
{
X x(1, 'a');
x.print();
}
El código siguiente usa parámetros de tipo de plantilla anidada para crear plantillas de clase anidadas:
// nested_class_template2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class X
{
template <class U> class Y
{
U* u;
public:
Y();
U& Value();
void print();
~Y();
};
Y<int> y;
public:
X(T t) { y.Value() = t; }
void print() { y.print(); }
};
template <class T>
template <class U>
X<T>::Y<U>::Y()
{
cout << "X<T>::Y<U>::Y()" << endl;
u = new U();
}
template <class T>
template <class U>
U& X<T>::Y<U>::Value()
{
return *u;
}
template <class T>
template <class U>
void X<T>::Y<U>::print()
{
cout << this->Value() << endl;
}
template <class T>
template <class U>
X<T>::Y<U>::~Y()
{
cout << "X<T>::Y<U>::~Y()" << endl;
delete u;
}
int main()
{
X<int>* xi = new X<int>(10);
X<char>* xc = new X<char>('c');
xi->print();
xc->print();
delete xi;
delete xc;
}
/* Output:
X<T>::Y<U>::Y()
X<T>::Y<U>::Y()
10
99
X<T>::Y<U>::~Y()
X<T>::Y<U>::~Y()
*/
No se permite que las clases locales tengan plantillas de miembro.
Friends de plantilla
Las plantillas de clase pueden tener elementos friend. Una clase o plantilla de clase y una función o plantilla de función pueden ser elementos friend de una clase de plantilla. Los elementos friend también pueden ser especializaciones de una plantilla de clase o de función, pero no especializaciones parciales.
En el ejemplo siguiente, una función friend se define como una plantilla de función dentro de la plantilla de clase. Este código genera una versión de la función friend para cada instancia de la plantilla. Esta construcción es útil si la función friend depende de los mismos parámetros de plantilla que la clase.
// template_friend1.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T> class Array {
T* array;
int size;
public:
Array(int sz): size(sz) {
array = new T[size];
memset(array, 0, size * sizeof(T));
}
Array(const Array& a) {
size = a.size;
array = new T[size];
memcpy_s(array, a.array, sizeof(T));
}
T& operator[](int i) {
return *(array + i);
}
int Length() { return size; }
void print() {
for (int i = 0; i < size; i++)
cout << *(array + i) << " ";
cout << endl;
}
template<class T>
friend Array<T>* combine(Array<T>& a1, Array<T>& a2);
};
template<class T>
Array<T>* combine(Array<T>& a1, Array<T>& a2) {
Array<T>* a = new Array<T>(a1.size + a2.size);
for (int i = 0; i < a1.size; i++)
(*a)[i] = *(a1.array + i);
for (int i = 0; i < a2.size; i++)
(*a)[i + a1.size] = *(a2.array + i);
return a;
}
int main() {
Array<char> alpha1(26);
for (int i = 0 ; i < alpha1.Length() ; i++)
alpha1[i] = 'A' + i;
alpha1.print();
Array<char> alpha2(26);
for (int i = 0 ; i < alpha2.Length() ; i++)
alpha2[i] = 'a' + i;
alpha2.print();
Array<char>*alpha3 = combine(alpha1, alpha2);
alpha3->print();
delete alpha3;
}
/* Output:
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
*/
En el ejemplo siguiente se incluye una función friend que tiene una especialización de plantilla. Una especialización de plantilla de función es automáticamente friend si la plantilla de función original es friend.
También se puede declarar solo la versión especializada de la plantilla como friend, como indica el comentario que precede a la declaración friend del código siguiente. Si declara una especialización como un friend, debe colocar la definición de especialización de plantilla friend fuera de la clase de plantilla.
// template_friend2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class Array;
template <class T>
void f(Array<T>& a);
template <class T> class Array
{
T* array;
int size;
public:
Array(int sz): size(sz)
{
array = new T[size];
memset(array, 0, size * sizeof(T));
}
Array(const Array& a)
{
size = a.size;
array = new T[size];
memcpy_s(array, a.array, sizeof(T));
}
T& operator[](int i)
{
return *(array + i);
}
int Length()
{
return size;
}
void print()
{
for (int i = 0; i < size; i++)
{
cout << *(array + i) << " ";
}
cout << endl;
}
// If you replace the friend declaration with the int-specific
// version, only the int specialization will be a friend.
// The code in the generic f will fail
// with C2248: 'Array<T>::size' :
// cannot access private member declared in class 'Array<T>'.
//friend void f<int>(Array<int>& a);
friend void f<>(Array<T>& a);
};
// f function template, friend of Array<T>
template <class T>
void f(Array<T>& a)
{
cout << a.size << " generic" << endl;
}
// Specialization of f for int arrays
// will be a friend because the template f is a friend.
template<> void f(Array<int>& a)
{
cout << a.size << " int" << endl;
}
int main()
{
Array<char> ac(10);
f(ac);
Array<int> a(10);
f(a);
}
/* Output:
10 generic
10 int
*/
En el ejemplo siguiente se muestra una plantilla de clase friend declarada dentro de una plantilla de clase. La plantilla de clase se usa como argumento de plantilla para la clase friend. Las plantillas de clase friend se deben definir fuera de la plantilla de clase en la que se declaran. Las especializaciones o especializaciones parciales de las plantillas friend son también elementos friend de la plantilla de clase original.
// template_friend3.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class X
{
private:
T* data;
void InitData(int seed) { data = new T(seed); }
public:
void print() { cout << *data << endl; }
template <class U> friend class Factory;
};
template <class U>
class Factory
{
public:
U* GetNewObject(int seed)
{
U* pu = new U;
pu->InitData(seed);
return pu;
}
};
int main()
{
Factory< X<int> > XintFactory;
X<int>* x1 = XintFactory.GetNewObject(65);
X<int>* x2 = XintFactory.GetNewObject(97);
Factory< X<char> > XcharFactory;
X<char>* x3 = XcharFactory.GetNewObject(65);
X<char>* x4 = XcharFactory.GetNewObject(97);
x1->print();
x2->print();
x3->print();
x4->print();
}
/* Output:
65
97
A
a
*/
Reutilizar parámetros de plantilla
Los parámetros de plantilla se pueden reutilizar en la lista de parámetros de plantilla. Por ejemplo, se permite el código siguiente:
// template_specifications2.cpp
class Y
{
};
template<class T, T* pT> class X1
{
};
template<class T1, class T2 = T1> class X2
{
};
Y aY;
X1<Y, &aY> x1;
X2<int> x2;
int main()
{
}
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