Tematyka

  • Sekcja ogólna

    Zwiń wszystko Rozwiń wszystko
    • Strona ikona
      Wprowadzenie do modułu Strona

      Autor modułu: Paweł Wnuk (pawel.wnuk@pw.edu.pl)

      Programowanie generyczne (uogólnione) w języku C++ to podejście, które pozwala tworzyć bardziej elastyczny i wielokrotnego użytku kod. Zamiast pisać wiele wersji tej samej funkcji czy klasy dla różnych typów danych, możemy wykorzystać szablony — konstrukcje pozwalające na parametryzację typami. Dzięki nim kompilator sam wygeneruje odpowiedni kod dla konkretnych typów użytych w programie. Szablony są podstawą wielu nowoczesnych bibliotek C++, w tym Standardowej Biblioteki Szablonów (STL), i umożliwiają efektywne pisanie ogólnych algorytmów i struktur danych.

      Moduł wprowadza najpierw szablony funkcji, pokazując ich przewagę nad tradycyjnym przeładowywaniem funkcji czy makrami. Następnie omawia szablony klas, w tym parametry pozatypowe, czyli takie, które reprezentują wartości (np. rozmiar tablicy) zamiast typów. Dzięki temu możliwe jest tworzenie bardzo uniwersalnych kontenerów i algorytmów. Moduł porusza również zaawansowane zagadnienia, takie jak szablony parametrów szablonu, konkretyzacja na żądanie oraz typy stowarzyszone.

      Zwieńczeniem materiału jest wprowadzenie do konceptów – nowego mechanizmu z języka C++20, który pozwala jasno określić wymagania, jakie musi spełnić typ używany w szablonie. Dzięki konceptom możliwe jest pisanie bardziej czytelnych i bezpiecznych szablonów, które lepiej sygnalizują błędy i są łatwiejsze w utrzymaniu. Koncepty umożliwiają też kontrolę nad semantyką operacji wykonywanych na typach.

      Wymagana wiedza bazowa: Aby w pełni skorzystać z tego modułu, niezbędna jest znajomość podstaw programowania w C++, w tym funkcji, klas i mechanizmu przeładowywania funkcji. Przydatna będzie również podstawowa wiedza o wskaźnikach i referencjach.

      Słowa kluczowe: szablon, typ generyczny, funkcja szablonowa, klasa szablonowa, parametr pozatypowy, konkretyzacja szablonu, STL, koncept, C++20, programowanie uogólnione, polimorfizm statyczny.



    • Książka ikona
      Podręcznik Książka

    • Zadania i projekty do samodzielnego rozwiązania

    • H5P ikona
      Test samosprawdzający Interaktywna treść
    • Strona ikona
      Bibliografia Strona

      • David Vandevoorde, Nicolai M. Josuttis, Douglas Gregor – C++ Szablony. Vademecum profesjonalisty
        Wydawnictwo: Helion (tłumaczenie polskie)
        Opis: Najpełniejsze i najdokładniejsze opracowanie szablonów w języku C++. Obejmuje wszystkie aspekty: szablony funkcji i klas, metaprogramowanie, specjalizacje i koncepty (C++20).

      • Bjarne Stroustrup – Język C++. Kompendium wiedzy. 
        Wydawnictwo: Helion
        Opis: Oficjalne opracowanie twórcy C++ — zawiera rozdziały poświęcone programowaniu generycznemu oraz wprowadzenie do konceptów i innych nowości C++20.

      • Nicolai M. Josuttis – The C++ Standard Library (2nd Edition). A tutorial and Reference
        Wydawnictwo: Addison-Wesley
        Opis: Choć w języku angielskim, książka jest bardzo przydatna – opisuje intensywne wykorzystanie szablonów w STL, w tym algorytmy, kontenery i iteratory.

      •  Douglas Gregor, Nicolai Josuttis – C++ Templates: The Complete Guide
        Wydawnictwo: Pearson
        Opis: Książka skupiająca się wyłącznie na szablonach — przystępna, z przykładami, nadaje się dla zaawansowanych i średnio zaawansowanych programistów.

    • Podsumowanie

    • Słownik pojęć ikona
      Słownik opanowanych pojęć Słownik pojęć
    • Strona ikona
      Co powinniśmy zapamiętać Strona

      Moduł poświęcony programowaniu generycznemu w języku C++ ukazuje potężne możliwości, jakie dają szablony funkcji i klas. Dzięki nim można tworzyć elastyczne i wielokrotnego użytku konstrukcje, które działają niezależnie od typu danych. Pozwala to unikać powielania kodu i zwiększa jego przejrzystość. Szczególne znaczenie mają też parametry pozatypowe, umożliwiające przekazywanie wartości (np. rozmiaru kontenera) jako części definicji szablonu. Omówiono również ważne zagadnienie konkretyzacji na żądanie, która pozwala kompilatorowi generować tylko te części szablonów, które są rzeczywiście używane.

      Z kolei wprowadzenie konceptów znacząco podnosi poziom bezpieczeństwa i czytelności kodu szablonowego, umożliwiając precyzyjne określanie wymagań dla typów używanych z szablonami. Pozwala to na wykrywanie błędów już na etapie kompilacji, zanim kod zostanie wykonany. Moduł kończy porównanie polimorfizmu dynamicznego i statycznego, ukazując, że szablony wprowadzają statyczną odmianę wielopostaciowości, która często okazuje się bardziej efektywna i bezpieczna niż klasyczne dziedziczenie z funkcjami wirtualnymi.

      Co powinieneś zapamiętać:

      • Szablony funkcji i klas umożliwiają pisanie kodu niezależnego od typu danych.
      • Parametry szablonów mogą być typowe lub pozatypowe (np. liczby).
      • Konkretyzacja szablonu to proces podstawienia konkretnych typów — może być jawna lub na żądanie.
      • Koncepty pozwalają ograniczać typy w szablonach, definiując wymagania semantyczne.
      • Programowanie generyczne wspiera polimorfizm statyczny, uzupełniając tradycyjne podejścia obiektowe.