‫תכנות מכוון עצמים ו‪++C -‬‬ ‫יחידה ‪11‬‬ ‫תבניות ‪templates -‬‬ ‫קרן כליף‬ ‫ביחידה זו נלמד‪:‬‬ ‫‪ ‬מוטיבציה לעבודה עם ‪templates‬‬ ‫‪ ‬פונקציות ‪template‬‬ ‫‪ ‬מחלקות ‪template‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫מוטיבציה לשימוש ב‪template -‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪3‬‬ ‫לפעמים יש פונקציות שעושות את אותה פעולה רק על טיפוסים‬ ‫שונים‬ ‫דוגמאות‪ find, bubleSort, max ,swap :‬וכד'‬ ‫כיום עלינו להעמיס את הפונקציה כך שכל פעם תקבל את‬ ‫הטיפוסים השונים‬ ‫בשפת ‪ C‬פתרנו זאת באמצעות *‪void‬‬ ‫בשפת ‪ ++C‬נפתור זאת באמצעות ‪ :template‬כתיבת פונקציה‬ ‫כללית ללא ציון טיפוס ספציפי‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫פונקצית ה‪swap :template -‬‬ ‫עבור כל פונקצית ‪template‬‬ ‫נזהה מהן הדרישות מהטיפוס‬ ‫האם הפונקציה תעבוד‬ ‫עבור מחרוזות?‬ ‫הגדרה שהפונקציה היא תבנית ומתן‬ ‫שם לטיפוס שאיתו עובדת הפונקציה‬ ‫הפונקציה משתמשת באופרטור=‬ ‫וב‪ copy c’tor -‬של האובייקט‬ ‫‪4‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫שליחת הפרמטר לפונקצית ‪template‬‬ ‫פונקציה כללית להחזרת‬ ‫סכום שני ערכים‬ ‫הקומפיילר יודע לזהות ששני הפרמטרים הם‬ ‫‪ int‬ולכן יודע להסיק שה‪ T -‬הוא ‪int‬‬ ‫במקרה זה הקומפיילר לא יכול‬ ‫לקבוע באופן חד משמעי מה‬ ‫יהיה ה‪ int :T -‬או ‪double‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫שליחת הפרמטר לפונקצית ‪)2( template‬‬ ‫הפתרון‪ :‬במקרה של ‪ ambiguity‬יש לשלוח‬ ‫בתוך < > את הטיפוס ‪ T‬באופן מפורש‬ ‫‪6‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫פונקציה המדפיסה את כל איברי המערך‬ ‫שימוש‬ ‫באופרטור ()‬ ‫דרישה שלטיפוס ‪T‬‬ ‫יהיה אופרטור >>‬ ‫תזכורת‪ :‬אופרטור ()‬ ‫‪7‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫ההגבלות על המחלקה‬ ‫‪ ‬במידה ובדוגמא הקודמת לא היה ממומש האופרטור >> עבור‬ ‫המחלקה ‪ Point‬הייתה מתקבלת שגיאת הקומפילציה הבאה‪:‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫דוגמא נוספת להגבלות על המחלקה‬ ‫‪ ‬בדוגמא זו ההגבלות על הטיפוס ‪ T‬הן‪:‬‬ ‫‪ ‬שתהייה עבורו השיטה ‪ getArea‬שתחזיר משתנה מטיפוס שניתן‬ ‫לבצע עליו >>‬ ‫‪ ‬שתהייה עבורו השיטה ‪ getPerimiter‬שתחזיר משתנה מטיפוס‬ ‫שניתן לבצע עליו >>‬ ‫‪9‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫הארות‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪10‬‬ ‫תמיד נתעד מהן הדרישות או ההגבלות על הטיפוסים שהם‬ ‫הפרמטר לפונקציה‬ ‫ניתן להגדיר פונקציית ‪ template‬עם יותר מטיפוס אחד‪:‬‬ ‫>‪template<class T, class S‬‬ ‫פונקצית ‪ template‬אינן פונקציה אחת‪ ,‬אלא אוסף של פונקציות‬ ‫בעלות שם זהה‪ ,‬המבצעות את אותן פעולות‪ ,‬על טיפוסים שונים‬ ‫עבור כל קריאה לפונקצית ‪ ,template‬הקומפיילר מייצר גירסא של‬ ‫הפונקציה עבור הטיפוס המבוקש (ניפוח ה‪)exe -‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫שימוש ב‪ template -‬לעומת פולימורפיזם‬ ‫‪ ‬בדוגמא הקודמת ראינו אלגוריתם כללי להדפסת נתוני צורה‬ ‫‪ ‬ניתן היה לבצע זאת גם באמצעות פולימורפיזם בעזרת שיטות‬ ‫וירטואליות‬ ‫‪template‬‬ ‫פולימורפיזם‬ ‫נפח הקוד‬ ‫גדול‪ ,‬מאחר ויש שכפול עבור כל טיפוס‬ ‫קטן‪ ,‬מאחר והאלגוריתם נמצא בבסיס‬ ‫פעם אחת בלבד‬ ‫זמן ריצה‬ ‫הקישור מתבצע בזמן קומפילציה‪ ,‬לכן‬ ‫טיפה יותר מהיר‬ ‫הקישור דינאמי‪ ,‬ולכן טיפה יותר איטי‬ ‫‪11‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫מחלקת ‪template‬‬ ‫‪ ‬ניתן להרחיב את השימוש ב‪ template -‬גם עבור מחלקות‬ ‫שלמות‬ ‫‪ ‬דוגמאות‪:‬‬ ‫‪ ‬המחלקה ‪ Array‬שיודעת להחזיק נתוני מערך‪ .‬אין הבדל בתפעול בין‬ ‫מערך של מספרים‪ ,‬תווים או נקודות‬ ‫‪ ‬המחלקה ‪ List‬שיודעת להחזיק נתוני רשימה מקושרת‪ .‬פעולות‬ ‫ההכנסה‪ ,‬הוצאה וכו' זהות עבור כל טיפוס‬ ‫‪ ‬בהמשך תראו שיש את ה‪Standard Template ( STL -‬‬ ‫‪ )Library‬אשר מממשת מבני‪-‬נתונים אלו בעזרת ‪template‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ Array ‫ המחלקה‬:‫דוגמא‬ © Keren Kalif 13 ‫דוגמא‪ :‬המחלקה ‪)2( Array‬‬ ‫כל הפונקציות ממומשות ב‪-‬‬ ‫‪ h‬מתחת למחלקה‪ ,‬מאחר‬ ‫והקומפיילר צריך שהקוד‬ ‫יהיה נגיש בזמן קומפילציה‬ ‫כאשר מממשים את הפונקציות‬ ‫מתחת למחלקה יש לציין שוב‬ ‫שזוהי פונקציית ‪template‬‬ ‫שם המחלקה המלא‬ ‫הוא עם הטיפוס‬ ‫‪14‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ )3( Array ‫ המחלקה‬:‫דוגמא‬ © Keren Kalif 15 Array ‫שימוש במחלקה‬ © Keren Kalif 16 )2( Array ‫שימוש במחלקה‬ © Keren Kalif 17 ‫פרמטר הטיפוס יכול להיות מורכב‬ ‫כאשר הפרמטר הוא טיפוס ‪ ,temaplte‬יש‬ ‫קומפיילרים שצריכים את הרווח בין ‪ 2‬ה‪<< -‬‬ ‫‪ matArr‬מכיל ‪ 3‬איברים ש‪'\n' -‬‬ ‫מפריד בינהם בהדפסה‪ ,‬וכל‬ ‫איבר בהם הוא מערך של ‪int 10‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪ intArr1‬מכיל ‪ 5‬איברים ש‪' ' -‬‬ ‫מפריד בינהם בהדפסה‬ ‫‪9‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪ intArr2‬מכיל ‪ 2‬איברים ש‪' ' -‬‬ ‫מפריד בינהם בהדפסה‬ ‫‪18‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫דוגמא מורכבת (‪)1‬‬ ‫כיצד ישתנה הפלט אם לא‬ ‫יהיה ‪ virtual d’tor‬ב‪?Base -‬‬ ‫‪19‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ )2( ‫דוגמא מורכבת‬ b (Base<Derived<int>>)  val (Derived<int>)  val (int) © Keren Kalif 20 )3( ‫דוגמא מורכבת‬ bd (Derived<Base<int>>)  val (Base<int>)  val (int) © Keren Kalif 21 ‫דוגמא למחלקה המקבלת ‪ 2‬טיפוסים‬ ‫‪22‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫האם יתקמפל?‬ ‫אם כן מה הפלט‪ ,‬אחרת מהי השגיאה?‬ ‫לא יתקמפל מאחר יש דרישה‬ ‫של‪ Tem -‬יהיה ‪default c’tor‬‬ ‫‪23‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫האם יתקמפל?‬ ‫אם כן מה הפלט‪ ,‬אחרת מהי השגיאה?‬ ‫)‪t1 (Tem<Tem<A>>)  t (Tem<A>)  t (A‬‬ ‫נשים לב שזה לא‬ ‫‪!copy c’tor‬‬ ‫‪24‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫האם יתקמפל?‬ ‫אם כן מה הפלט‪ ,‬אחרת מהי השגיאה?‬ ‫לא יתקמפל כי הקומפיילר‬ ‫לא ידע להסיק מהו ‪S‬‬ ‫לא יתקמפל כי הקומפיילר‬ ‫לא ידע להסיק מהו ‪:S‬‬ ‫‪ double‬או ‪int‬‬ ‫‪25‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫האם יתקמפל?‬ ‫אם כן מה הפלט‪ ,‬אחרת מהי השגיאה?‬ ‫לא יתקמפל כי ל‪Double -‬‬ ‫אין בנאי המקבל ‪int‬‬ ‫‪26‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬ ‫ביחידה זו למדנו‪:‬‬ ‫‪ ‬מוטיבציה לעבודה עם ‪templates‬‬ ‫‪ ‬פונקציות ‪template‬‬ ‫‪ ‬מחלקות ‪template‬‬ ‫‪27‬‬ ‫‪© Keren Kalif‬‬