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Nombre d'auteurs : 34, nombre de questions : 368, dernière mise à jour : 14 novembre 2021 Ajouter une question
Cette FAQ a été réalisée à partir des questions fréquemment posées sur les forums de http://www.developpez.com et de l'expérience personnelle des auteurs.
Je tiens à souligner que cette FAQ ne garantit en aucun cas que les informations qu'elle propose sont correctes ; les auteurs font le maximum, mais l'erreur est humaine. Cette FAQ ne prétend pas non plus être complète. Si vous trouvez une erreur ou si vous souhaitez devenir rédacteur, lisez ceci.
Sur ce, nous vous souhaitons une bonne lecture.
- Qu'est-ce qu'un template ?
- Comment créer une fonction template ?
- Comment créer une classe template ?
- Qu'est-ce que la spécialisation de template ?
- Quelle différence y a-t-il entre template <class> et template <typename> ?
- Qu'est-ce que la détermination automatique des paramètres templates ?
- Pourquoi mes templates ne sont-ils pas reconnus à l'édition des liens ?
- À quoi sert le mot-clé typename ?
- Peut-on créer un alias (typedef) sur des templates ?
- Qu'est-ce qu'une classe de trait ? Comment l'utiliser ?
- Qu'est-ce qu'une classe de politique ? Comment l'utiliser ?
- Comment dériver une classe d'une classe template ?
- Qu'est-ce que le CRTP ?
- Qu'est-ce que SFINAE ?
- Comment puis-je créer une classe dont la structure peut varier ?
- Comment varier le comportement au moment de l'écriture de code (template) ?
- Comment utiliser un membre/méthode template d'un paramètre template ?
- Comment accéder aux membres d'une classe mère template ?
Les templates (modèles en français, ou encore patrons) sont la base de la généricité en C++. Il s'agit en fait de modèles génériques de code qui permettent de créer automatiquement des fonctions (dans le cas de fonctions templates) ou des classes (classes templates) à partir d'un ou plusieurs paramètres.
Le fait de fournir un paramètre à un modèle générique s'appelle la spécialisation. Elle aboutit en effet à la création d'un code spécialisé pour un type donné à partir d'un modèle générique.
Pour cette raison on surnomme aussi les templates des types paramétrés (parameterized types en anglais). Ces modèles manipulent généralement un type abstrait qui est remplacé par un vrai type C++ au moment de la spécialisation.
Ce type abstrait est fourni sous forme de paramètre template qui peut être un type C++, une valeur (entier, enum, pointeur…) ou même un autre template.
La spécialisation d'un template est transparente et invisible. Elle est effectuée lors de la compilation, de manière interne au compilateur, en fonction des arguments donnés au template (il n'y a pas de code source généré quelque part).
Par exemple, vous pouvez réaliser une fonction template renvoyant le plus grand de deux objets de même type pour peu que ce dernier possède un opérateur de comparaison operator > (la fonction standard std::max procède ainsi). Cette fonction template va accepter en argument le type des objets à comparer, appelé type T dans l'exemple suivant :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 | // renvoie le plus grand entre A et B template<typename T> const T & Max( const T & A, const T & B ) { return A > B ? A : B; } |
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 | const int & Max( const int & A, const int & B ) { return A > B ? A : B; } |
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 | const float & Max( const float & A, const float & B ) { return A > B ? A : B; } |
Les templates permettent donc de réutiliser facilement du code source, sans devoir utiliser le préprocesseur, ce qui le rend plus lisible et plus rigoureux notamment envers les types manipulés.
Notez qu'il est possible de créer des fonctions membres templates. L'exemple suivant crée une classe permettant de construire une chaîne de caractères au moyen de sa fonction membre template Append.
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 | #include <iostream> #include <sstream> class StringBuilder { public: template<typename T> void Append( const T & t ) { this->oss << t; } std::string GetString() const { return this->oss.str(); } private: std::ostringstream oss; }; int main() { StringBuilder sb; sb.Append( 10 ); sb.Append( '\t' ); sb.Append( "coucou " ); sb.Append( 54.12 ); std::cout << sb.GetString() << '\n'; } |
Prenons comme exemple la fonction suivante qui renvoie le plus grand des deux entiers qui lui sont donnés :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 | int Max( int A, int B ) { return ( A >= B ) ? ( A ) : ( B ); } |
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 | template<typename T> T Max( T A, T B ) { return ( A >= B ) ? ( A ) : ( B ); } |
Le mot clé template indique que la fonction qui suit est une fonction template, et typename dans ce contexte sert à déclarer un nouveau type paramétré pour notre nouvelle fonction template. Il est aussi possible d'utiliser le mot-clé class à la place de typename pour la déclaration des paramètres du template.
Nous venons de créer une fonction template Max possédant un seul type paramétré nommé T.
Lorsque nous créons une instance de cette fonction Max de cette manière :
Code c++ : | Sélectionner tout |
Max<int>( 1, 2 );
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 | class Test { }; Test a; Test b; Max<Test>( a, b ); |
L'écriture de classes templates pose souvent des problèmes de syntaxe ou de conception, voici un exemple illustrant leur écriture :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 | #include <iostream> template<typename T> class Exemple; template<typename T> std::ostream& operator<<(std::ostream&, Exemple<T> const&); template <typename T> class Exemple { public : Exemple(const T& Val = T()); template <typename U> Exemple(const Exemple<U>& Copy); const T& Get() const; // Spécialisation template <> selon le type T friend std::ostream& operator << <>(std::ostream& Stream, const Exemple<T>& Ex); private : T Value; }; template <typename T> Exemple<T>::Exemple(const T& Val) : Value(Val) { } template <typename T> template <typename U> Exemple<T>::Exemple(const Exemple<U>& Copy) : Value(static_cast<T>(Copy.Get())) { // Attention, ceci n'est pas le constructeur par copie ! } template <typename T> const T& Exemple<T>::Get() const { return Value; } template <typename T> std::ostream& operator <<(std::ostream& Stream, const Exemple<T>& Ex) { return Stream << Ex.Value; } int main() { Exemple<int> A(3); Exemple<float> B(A); std::cout << A << std::endl; std::cout << B << std::endl; return 0; } |
Une fonction ou une classe template peut être spécialisée pour certains types de paramètres, c'est ce qu'on appelle la spécialisation. Cela permet entre autre d'avoir un comportement spécifique à certains types de paramètres, à des fins d'optimisation ou pour s'adapter à un comportement particulier par exemple.
Lors de l'utilisation d'un template avec un type donné, le compilateur recherche s'il existe une spécialisation du template pour ce type. S'il en trouve une il utilise cette version spécialisée, sinon il se rabat sur la version générique de base du template.
On peut spécialiser une fonction, une fonction membre template de classe, ou une classe toute entière.
Voici la syntaxe à utiliser pour effectuer une spécialisation
L'ordre est important : la version générique doit apparaître en premier. |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 | // Version générique template <typename T> void QuiSuisJe( const T & x ) { std::cout << "Je ne sais pas" << std::endl; } // Spécialisation pour les int template <> void QuiSuisJe<int>( const int & x ) { std::cout << "Je suis un int" << std::endl; } // Spécialisation pour ma classe template <> void QuiSuisJe<MaClasse>( const MaClasse & x ) { std::cout << "Je suis un MaClasse" << std::endl; } // Test MaClasse Test1; int Test2; float Test3; QuiSuisJe( Test1 ); // "Je suis un MaClasse" QuiSuisJe( Test2 ); // "Je suis un int" QuiSuisJe( Test3 ); // "Je ne sais pas" |
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 | template<typename T> struct Modele { void QuiSuisJe() { std::cout << "Je suis un Modele<inconnu>" << std::endl; } }; template<> struct Modele<int> { void QuiSuisJe() { std::cout << "Je suis un Modele<int>" << std::endl; } void CestQuoiCetteFonction() { // On peut tout à fait ajouter des fonctions // en fait le contenu de la classe peut être totalement différent ! } }; Modele<float> M1; Modele<int> M2; M1.QuiSuisJe(); // "Je suis un Modele<inconnu>" M2.QuiSuisJe(); // "Je suis un Modele<int>" M1.CestQuoiCetteFonction(); // Erreur : 'fonction inconnnue' M2.CestQuoiCetteFonction(); // OK |
Un template ne peut être spécialisé qu'à l'intérieur d'un namespace, et pas dans une classe. |
Aucune, si ce n'est que template <typename> est préféré pour indiquer plus explicitement que l'argument attendu est bel et bien un type (qu'il s'agisse d'une classe ou de tout autre type).
Lorsque vous appelez une fonction template, vous n'avez pas toujours besoin d'indiquer explicitement le type de vos paramètres templates : le compilateur est souvent capable de le faire pour vous.
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1 2 3 4 5 6 7 8 | template <typename T> void Fonction( T x ) { } Fonction<double>(5.2f); // Equivalent à Fonction( 5.2 ); |
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1 2 3 4 5 6 7 8 | template <typename T> T Fonction() { return T(); // renvoie le type } int x = Fonction(); // Erreur : 'impossible de déduire l'argument de modèle' int x = Fonction<int>(); // OK |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | template <typename T> void Fonction( T x1, T x2 ) { } int x1 = 5; // premier argument de type int double x2 = 6.5; // second argument de type double Fonction( x1, x2 ); // Erreur : 'paramètre ambigu' Fonction<double>( x1, x2 ); // OK Fonction( static_cast<double>( x1 ), x2 ); // OK |
Un template n'est pas une fonction normale qu'il suffit d'appeler, c'est un modèle qui va générer une fonction normale lors de l'instanciation. Schématiquement, l’instanciation d'un template se compose de trois phases :
- on remplace dans le template les différents arguments template par leur vraie valeur (ce qui peut déclencher l'instanciation d'autres templates) ;
- on compile le code résultant ;
- on peut enfin se lier à la fonction générée.
Les deux premières phases nécessitent que le compilateur ait accès à la définition complète du template. Autrement dit, tout son code doit figurer dans le .h.
On peut cependant conserver la logique de la séparation interface/implémentation en la simulant de cette manière :
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | // exemple.h #ifndef EXEMPLE_H #define EXEMPLE_H template <typename T> class Exemple { public: Exemple(); }; #include "exemple.tpp" // <-- astuce ici !!! #endif |
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1 2 3 4 5 6 | // exemple.tpp template <typename T> Exemple<T>::Exemple() { } |
Notez l'utilisation de l'extension .tpp au lieu du classique .cpp, afin de faire la distinction avec les fichiers cpp classiques (pouvant être compilés, contrairement au code template qui doit d'abord être spécialisé avant de pouvoir être compilé). Il n'y a pas vraiment de convention, on trouve de nombreuses autres extensions : .htt, .tcc, .tpl, tpp, inl… Libre à vous de choisir celle que vous préférez.
En plus de l'utilisation qu'on lui connaît pour définir un type en tant que paramètre template, où il est possible aussi d'utiliser class :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 | template <typename /* ou class */ T> class MaClasse { ... }; |
Le mot-clé typename possède une seconde utilité : il sert à indiquer au compilateur qu'un identifiant est un type, dans certains contextes manipulant des templates pour lesquels il ne peut pas le deviner automatiquement. (Nous utiliserons class ici pour introduire les paramètres templates type pour éviter la confusion avec la première utilisation, naturellement typename est aussi possible.)
Prenez cet exemple incorrect :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | template <class T> class MaClasse { public : typedef int MonType; }; template <class T> void MaFonction(T x) { MaClasse<T>::MonType t; ... } |
Dans ce cas vous savez que MaClasse<T>::MonType est bien un type, mais le compilateur lui ne peut pas le déduire. La raison en est la suivante : imaginez que l'on spécialise MaClasse (voir spécialisation) et que l'on définisse MonType autrement :
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | template <> class MaClasse<int> { public : static const int MonType = 5; }; template <class T> void MaFonction(T x) { MaClasse<T>::MonType t; // Que se passe-t-il ici si T est int ?? ... } |
Bien que l'exemple ci-dessus compile sur certains compilateurs sans avoir recours au mot-clé typename, le standard exige sa présence, et les compilateurs modernes vont dans ce sens. Il convient donc de l'utiliser même si votre compilateur sait s'en passer.
La syntaxe correcte est donc :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 | template <class T> void MaFonction(T x) { typename MaClasse<T>::MonType t; ... } |
Ce genre d'erreur peut arriver plus souvent que vous ne le pensez, par exemple si vous manipulez des conteneurs standards dans une classe template :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 | template <class T> // à priori, on ne sait rien du type T class MaClasse { public : typedef std::list<T>::iterator Iter; // Erreur avec certains compilateurs (ou warning, ou rien) typedef typename std::list<T>::iterator Iter2; // Ok }; |
Malheureusement non, dans le standard C++ actuel on ne peut pas écrire quelque chose comme cela :
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1 2 3 4 5 | #include <vector> typedef std::vector Tableau; // erreur de compilation Tableau<int> t; |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 | #include <vector> template <typename T> struct Tableau { typedef std::vector<T> type; }; Tableau<int>::type t; |
Une classe de trait (trait class), généralement template, définit des caractéristiques ou des fonctions associées à un type donné. Cela permet donc d'ajouter de l'information à des types que l'on ne peut pas modifier.
Une classe de trait n'est généralement pas destinée à être instanciée, ses membres étant typiquement statiques.
Le template std::numeric_limits<T> de la STL est une classe de traits : elle permet d'ajouter aux types de base des informations telles que les valeurs min / max, l'epsilon, etc.
Voici un exemple d'une classe de traits qui fournit une valeur nulle appropriée pour chaque type :
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | template <typename T> struct ValeurNulle; template <> struct ValeurNulle<int> {static int Zero() {return 0;}}; template <> struct ValeurNulle<std::string> {static std::string Zero() {return "";}}; template <> struct ValeurNulle<MaClasse> {static MaClasse Zero() {return MaClasse(-1);}}; // ... template <typename T> void Fonction(T Valeur) { T Ret = ValeurNulle<T>::Zero(); // ... } |
Les classes de politique (policy classes) sont assez similaires aux classes de traits, mais contrairement à celles-ci qui ajoutent des informations à des types, les classes de politiques servent à définir des comportements.
Andrei Alexandrescu, Modern C++ Design
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 | template <typename T> T Accumulation(const T* Debut, const T* Fin) { T Resultat = 0; for ( ; Debut != Fin; ++Debut) Resultat += *Debut; return Resultat; } |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | template <typename T> struct Addition { static void Accumuler(T& Resultat, const T& Valeur) { Resultat += Valeur; } }; template <typename T, typename Operation> T Accumulation(const T* Debut, const T* Fin) { T Resultat = 0; for ( ; Debut < Fin; ++Debut) Operation::Accumuler(Resultat, *Debut); return Resultat; } |
Pour modifier le comportement de la fonction Accumulation pour par exemple multiplier les éléments, il suffirait d'écrire une classe politique Multiplication qui remplacerait += par *=, et la passer en paramètre à Accumulation.
On pourrait également imaginer utiliser Accumulation pour extraire un minimum, ou pour faire encore beaucoup d'autres choses.
Une fonction qui prend en paramètre une classe de politique aura généralement une valeur par défaut assez évidente (par exemple ici la politique Addition). Cependant, les fonctions n'acceptant pas les paramètres templates par défaut (cela sera certainement corrigé dans une future norme du langage), il faudra remplacer votre fonction non membre par une fonction statique encapsulée dans une classe. Bien sûr ensuite rien ne vous empêche de fournir des fonctions qui encapsulent l'appel à cette fonction membre.
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 | template <typename T, typename Operation = Addition<T> > struct Accumulation { static T Accumule(const T* Debut, const T* Fin) { T Resultat = 0; for ( ; Debut < Fin; ++Debut) Operation::Accumuler(Resultat, *Debut); return Resultat; } }; template <typename T> T Accumule(const T* Debut, const T* Fin) { return Accumulation<T>::Accumule(Debut, Fin); } template <typename T, typename Operation> T Accumule(const T* Debut, const T* Fin) { return Accumulation<T, Operation>::Accumule(Debut, Fin); } |
Ainsi nous pouvons utiliser la classe de traits définie dans Qu'est-ce qu'une classe de trait ? Comment l'utiliser ? pour l'améliorer :
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | template <typename T, typename Operation = Addition<T> > struct Accumulation { static T Accumule(const T* Debut, const T* Fin) { T Resultat = ValeurNulle<T>::Zero(); for ( ; Debut < Fin; ++Debut) Operation::Accumuler(Resultat, *Debut); return Resultat; } }; |
Les classes de traits et de politique sont également décrites et comparées dans C++ templates - the complete guide de David Vandevoorde et Nicolai M. Josuttis.
Un exemple sera plus parlant que des mots :
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 | template <typename T> class Mere { /* ... */ }; // soit la classe fille doit aussi être template comme ici template <typename T> class Fille1 : public /*ou private/protected */ Mere<T> { /* ... */ }; // soit on fixe le paramètre template class Fille2 : public Mere<int> // où n'importe quel type à la place de int { /* ... */ }; // ou encore class Fille3 : public /* ... */ Mere<Fille3> { /* ... */ }; |
Le CRTP (Curiously Recurring Template Pattern) correspond simplement à la situation suivante, à laquelle on se retrouve souvent confronté lorsque l'on conçoit des architectures logicielles C++ génériques :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | template <class Derived> class Base { /* ... */ }; class Fille : public Base<Fille> { /* ... */ }; |
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 | template <typename T> struct counter { counter() { objects_created++; objects_alive++; } counter(const counter& other) { objects_created++; objects_alive++; } virtual ~counter() { --objects_alive; } static int objects_created; static int objects_alive; }; template <typename T> int counter<T>::objects_created( 0 ); template <typename T> int counter<T>::objects_alive( 0 ); class X : counter<X> { // ... }; class Y : counter<Y> { // ... }; |
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 | template <class derived_widget> class widget { public: // ... void show() { static_cast<derived_widget*>(this)->do_show(); } // ... }; |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | class button : public widget<button> { // ... private: friend class widget<button>; // on donne à widget<button> l'accès à notre do_show() qui est private void do_show() { std::cout << "Button" << std::endl; } }; class textfield : public widget<textfield> { // ... private: friend class widget<textfield>; void do_show() { std::cout << "Textfield" << std::endl; } }; |
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 | button b("Cliquez ici"); textfield t("Entrez du texte ici"); b.show(); // affiche "Button" t.show(); // affiche "Textfield" |
SFINAE, acronyme de Substitution Failure Is Not An Error, est un principe C++ qui entre en jeu lors de la résolution des surcharges de fonctions.
Le principe est assez simple. Lorsque vous disposez d'un modèle de fonction (function template), si l'une des instanciations (remplacement d'un paramètre par un type ou une valeur précise) conduit à un type d'argument ou un type de retour incorrect, alors le compilateur, au lieu d'indiquer une erreur, passera sous silence cela si une autre fonction (template ou non) du même nom colle à l'appel.
Le code classique qui accompagne une introduction à SFINAE :
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | struct Test { typedef int type; }; template < typename T > void f( typename T::type ) {} // definition #1 template < typename T > void f( T ) {} // definition #2 f< Test > ( 10 ); //appelle #1 f< int > ( 10 ); //appelle #2 sans erreur grace a SFINAE |
Concrètement, qu'est-ce que cela signifie ? Vous savez probablement que l'on ne peut pas spécialiser partiellement une fonction template. En particulier, il est hors de question de pouvoir spécialiser les fonctions selon les propriétés que les types des arguments qu'on leur fournit ont. Justement, avec SFINAE, il est désormais possible de le faire. Selon qu'une classe/structure A possède par exemple un type A::type, nous pouvons donc appeler une certaine fonction ou une autre, de même nom, mais qui ne demande pas d'avoir cette propriété.
Il s'agit d'utiliser les techniques relatives aux classes de politique qui sont exposées dans l'article Classes de Traits et de Politiques en C++.
Si Foo est la classe dont nous voulons rendre la structure variable, nous allons devoir la paramétrer par une politique. Par exemple, si nous voulons qu'une implémentation de la politique fournisse une interface plus complète, permettant plus d'opérations, nous le pouvons tout à fait ! On peut ainsi rajouter des fonctions en combinant les politiques à l'héritage, comme on peut le voir dans l'exemple ci-dessous.
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 | template <class PolicyT> class Host : public PolicyT { public: void foo() { std::cout << 42 << std::endl; } }; class PolicyTImpl1 { public: void bar() { std::cout << "Forty-Two" << std::endl; } }; class PolicyTImpl2 { public: void bar() { std::cout << "Chuck Norris" << std::endl; } void foobar() { std::cout << "C++" << std::endl; } }; // ... Host<PolicyTImpl1> h1; h1.foo(); // affiche 42 h1.bar(); // affiche "Forty-Two" h1.foobar(); // ne compile pas Host<PolicyTImpl2> h2; h2.foo(); // affiche 42 h2.bar(); // affiche "Chuck Norris" h2.foobar(); // affiche "C++" |
Pour rendre la compréhension plus facile, nous avons toutefois dû prendre le problème à l'envers. En effet, ce genre de technique n'est utile que pour certains problèmes. Il n'est utile de faire varier une partie de la classe (points de variation de la classe) que pour résoudre un problème, il ne faut pas chercher un problème à résoudre avec cette technique, qui n'a dans le cas contraire aucun sens.
Un exemple de situation où cela peut-être bénéfique… Imaginons devoir réaliser un programme de calcul scientifique qui doit être multiplateforme. Imaginons de plus que pour un système d'exploitation A, on dispose d'une bibliothèque classique ainsi que d'une bibliothèque utilisant des appels bien plus rapides pour les calculs, spécifique à ce système toutefois. Le système d'exploitation B lui ne dispose que de la première bibliothèque. L'objectif est donc de n'exposer pour B que les opérations fournies par la bibliothèque classique, et d'exposer au choix l'une ou l'autre pour le système d'exploitation A. Cela ressemblerait au code suivant en utilisant la technique exposée ci-dessus.
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 | template <class ComputingLibraryPolicy> class Computing : public ComputingLibraryPolicy { public: // ... }; class FastComputingLibrary { public: float sin(float); float cos(float); float fast_sin(float); float fast_cos(float); // ... }; class ComputingLibrary { public: float sin(float); float cos(float); }; // ... #ifdef SYS_EXPLOITATION_A typedef Computing<FastComputingLibrary> computing_type; #else typedef Computing<ComputingLibrary> computing_type; #endif // ... computing_type comp; comp.fastsin(0); // compilera sur l'OS A uniquement comp.sin(0); // compilera sur les deux plateformes |
Imaginez que vous ayez conçu une classe qui encapsule un calcul très lourd, au point que vous ayez mis sur pieds deux implémentations, l'une monothreadée, l'autre multithreadée. Il serait dommage de les faire hériter d'une classe abstraite et d'en hériter pour chacune des versions, induisant un coût à cause de la virtualité, qui est ici superflue. Vous avez une possibilité qui vous permettra de tout gérer à la compilation, en utilisant les templates. Nous allons illustrer avec une fonction qui mesure le temps pris par le calcul.
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 | template <class Computation> void do_something() { std::time_t start = time(NULL); Computation::compute(); std::time_t end = time(NULL); std::cout << end - start << " seconds." << std::endl; } struct SingleThreadedComputation { static void compute() { // implémentation monothread } }; struct MultiThreadedComputation { static void compute() { // implémentation multithread } }; // par exemple : #ifdef STCOMPUTATION do_something<SingleThreadedComputation>(); #elif defined MTCOMPUTATION do_something<MultiThreadedComputation>(); #endif // comportement que l'on peut choisir soit avec un #define, // soit avec l'option de compilation -DSTCOMPUTATION ou -DMTCOMPUTATION |
Cette façon de faire s'approche de ce que l'on appelle le Policy Based Design, qui permet de paramétrer de manière très flexible le comportement, dès la compilation, avec une utilisation intelligente des templates.
C'est une sorte d'équivalent du Design Pattern Strategy, à la sauce C++ et templates.
Dans le cadre d'utilisation des templates, le compilateur ne peut pas toujours deviner la nature d'un élément dépendant d'un paramètre template.
Par exemple dans le code suivant :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 | template<typename T> void bar() { // T::element } |
T::element peut être, selon la classe qui sera utilisée pour instancier bar :
- une variable statique ;
- un type pleinement déterminé ;
- une classe template.
Il est donc nécessaire d'aider le compilateur à choisir, et la manière de faire diffère selon l'élément.
- Dans le premier cas, il n'y a rien de particulier à faire.
- Dans le deuxième cas, il faut faire précéder l'expression de typename pour indiquer qu'il s'agit d'un type.
Code c++ : Sélectionner tout typename T::type d; // Déclare une variable de type T::type
Note : C++20 a relâché cette contrainte dans certaines situations. - Troisième cas un peu plus complexe. Il faut tout d'abord ajouter le mot clé template avant B pour signifier que T::B est une classe template. Le compilateur sait donc que T::template B<int> est une instanciation de template et non autre chose. Sauf que l'instanciation d'une classe template est un type comme un autre. On se retrouve alors dans le cas précédent ! La bonne syntaxe est alors la suivante :
Code c++ : Sélectionner tout 1
2// Instancie la classe template T::B avec le type int typename T::template B<int> b;
- Quatrième cas dans le même principe : nous avons une fonction template à la place d'une classe template, on ajoute donc template devant le nom de la fonction pour signifier que a.foo est une fonction template.
Code c++ : Sélectionner tout a.template foo<U>();
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 | #include <iostream> struct A { static const int value = 5; // 1 using type = double; // 2 template <typename T> struct B // 3 { void fct() const { std::cout << "B::fct" << std::endl; } }; template <typename T> // 4 void foo() const { std::cout << "A::foo" << std::endl; } }; template <class U, class T> void bar(const T& a) { std::cout << T::value << std::endl; // 1 typename T::type d = 0.5; // 2 std::cout << 2*d << std::endl; /* sans typename : main.cpp:23:18: error: need 'typename' before 'T:: type' because 'T' is a dependent scope main.cpp:23:18: error: dependent-name 'T:: type' is parsed as a non-type, but instantiation yields a type main.cpp:23:18: note: say 'typename T:: type' if a type is meant */ typename T::template B<int> b; // 3 b.fct(); /* sans template : main.cpp:30:17: error: non-template 'B' used as template main.cpp:30:17: note: use 'T::template B' to indicate that it is a template main.cpp:30:17: error: declaration does not declare anything [-fpermissive] */ a.template foo<U>(); // 4 /* sans template : main.cpp:37:14: error: expected primary-expression before '>' token main.cpp:37:16: error: expected primary-expression before ')' token */ } int main(void) { bar<bool>( A() ); return 0; } |
Lorsque qu'une classe Fille hérite d'une classe Mere qui a un paramètre template ou une classe dépendant d'un tel paramètre, on doit dire explicitement au compilateur que l'on fait référence aux variables et fonctions membres de Mere. Pour ce faire, on dispose de trois méthodes :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 | template <typename T> class Mere { protected : T membre; }; template <typename T> class Fille : public Mere<T> { public : // On souhaite utiliser la variable 'membre' définie dans la // classe 'Mere<T>' : // 1) On peut utiliser 'this->' pour préciser qu'il s'agit d'un // membre de cette classe (le compilateur peut alors // regarder dans la classe mère s'il existe bel et bien). T MereMembre1() { return this->membre; } // 2) On peut écrire explicitement 'Mere<T>::'. // Attention cependant pour les fonctions membres : cette // syntaxe appellera toujours la version de 'Mere<T>', // même si cette méthode est virtuelle et ré-implémentée // ailleurs. T MereMembre2() { return Mere<T>::membre; } // 3) Enfin, on peut utiliser une directive 'using'. Cette // dernière méthode est la plus verbeuse dans notre cas // simple. Cependant, une fois la directive écrite, toutes les // références à 'membre' dans le reste du code de cette // classe n'auront plus à être qualifiées explicitement. using Mere<T>::membre; T MereMembre3() { return membre; } }; |
Par exemple, le code suivant affiche "4", ce qui n'est probablement pas le résultat escompté : comme on n'a pas qualifié correctement l'utilisation de membre, c'est la variable globale qui va être systématiquement choisie pour chaque appel à MereMembre() :
Code c++ : | Sélectionner tout |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 | #include <iostream> template<typename T> class Mere { public : T membre; }; int membre = 4; template<typename T> class Fille : public Mere<T> { public : T MereMembre() { return membre; } }; int main() { Fille<int> f; f.membre = 5; std::cout << f.MereMembre() << std::endl; } |
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