テンプレート

C++では、変数に型やクラスを厳密に指定することで、プログラムの誤りをコンパイル時に発見できます。しかし、この厳密な型の指定のために面倒なことが起きます。その一つは、型ごとに同じコードを書く必要があるということです。テンプレートは、このような問題を解決して、更にC++の可能性を大きく広げる機能です。これからはC++を使うということは、クラスと共にテンプレートを使うことになりつつあります。

関数テンプレート

まずは、以下の例を見てください。

プロジェクト名： template1

このプログラムは最大値を求めるものです。関数maxが主要部分です。実行結果は、

になります。ここで、maxはint型の数字を扱うことが出来ますが、charについても並べ替えを行いたいときにはどうしたらいいでしょう。 char用のmaxを記述すればよいということになります。以下の通りです。

プロジェクト名： template2

printf("最大値は：%c\n", m);

の%cを%dに変更してみて、それぞれの結果を確かめてください。

この場合、maxの引数としてchar型のデータが渡されているので新しく追加したchar型用のmaxが実行されます。

この仕組みを関数のオーバーロードといいます。

このプログラムでは、int用のmaxは使われていませんが残してあります。

ところで、charは一文字を表すことも出来ますから、char用のmaxを使って以下のようにも記述できます。

プロジェクト名： template2を修正

結果は、以下の様になります。'A'のような表記方法と数字の関係はここを参照してください。

更に、double型の並べ替えも書いてみましょう。プログラムは以下の様になるでしょう。

プロジェクト名： template2を修正

そして、結果は、

ここで、今作った3つのmaxを見てください。これらの関数は殆ど同じです。違いは、intかcharかdoubleかだけです。

もし、maxに変更の必要が生じた場合、同じ変更作用を3回行う必要があります。このような状態は、好ましくありません。何とか一つのコードにまとめることは出来ないでしょうか。

こんなときに関数テンプレートが使えます。以下に関数テンプレートを使って書き換えたプログラムを示します。

プロジェクト名： template3

大文字のTがint、char、doubleと入れ替わっています。このTのことをテンプレート引数と呼びます。そして、template <class T>の部分が、直後に続く関数maxが関数テンプレートでTが型（クラス）を表すことを宣言しています。このプログラムを実行すると正しく動作します。

それでは、色々な型を試して見ましょう。

プロジェクト名： template3を修正

一つのmaxで色々な型の最大値を求めることが出来ます。ここでは、int、char、 doubleだけを使っていますが、比較演算子 < が使える型であればどんな型でも使えます。

例えば、std::stringは<が定義されていますので使えます。この場合、maxで辞書順に最も大きい文字列を求めることが出来ます。また、operator<を定義すれば自分で作ったクラスも使えます。このような演算子の定義について忘れてしまった人はここを参照してください。以下に、演算子<の定義の例を示します。

プロジェクト名： template4

//---------------------------------------------------------------------------
#include <stdio.h>

//---------------------------------------------------------------------------
class MyInt
{
    public:
    int i;
    bool operator<(MyInt& m)
    {
       return i < m.i;
    }
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    MyInt a,b;
    a.i = 3;
    b.i = 4;
    if(a < b) printf("a < b\n");
    return 0;
}