2011年 12/10 関数型都市忘年会

1. C++ テンプレート入門
@hotwatermorning
11/12/13 関数型都市忘年会 1

2. 自己紹介
● @hotwatermorning
●
C++でプログラム書いてます。
11/12/13 関数型都市忘年会 2

3. 自己紹介
●
Boost.勉強会 #6 札幌を開催しました！
11/12/13 関数型都市忘年会 3

4. Introduction
11/12/13 関数型都市忘年会 4

5. Introduction
今日のお話
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
● C++テンプレート入門
Conclusion
● C++のテンプレートという仕組みを
紹介します
11/12/13 関数型都市忘年会 5

6. Introduction
主な対象者
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
● C++や、Cライクな文法の言語を
Conclusion 触ったことがある人
●
テンプレートは使いこなしていない
けど興味がある人
●
テンプレートとか日常的に使いこな
してるけど、発表をひやかしたい人
11/12/13 関数型都市忘年会 6

7. Introduction
〜 本日のレシピ 〜
Introduction
What's
Benefit
How to use ● What's the Template?
Conclusion
●
テンプレートとは？
● What's the Benefit?
●
テンプレートを使うと何が嬉しい？
● How to use the Template.
● テンプレートの使い方/書き方
11/12/13 関数型都市忘年会 7

8. What's the Template?
11/12/13 関数型都市忘年会 8

9. What's the Template?
テンプレートとは？
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
● C++の言語機能の一つ
Conclusion ● 1990年7月の会議でC++の規格に取り込まれ
た。
●
型を差し替え可能なクラスや関数を
書くことが出来る仕組み。
●
型とデータ構造とアルゴリズムを
分離できる
●
→コードの再利用性が高い
11/12/13 関数型都市忘年会 9

10. What's the Template?
元々の要望は、コンテナの格納でき
Introduction
●
What's
Benefit る方をパラメータ化したいというこ
How to use
Conclusion
とから
●
標準ライブラリには柔軟で効率のいいコン
テナが必要
● intを格納する動的配列
●
浮動小数点数を格納する線形リスト
●
intからstringへの連想配列、などなど
● C with Classes(C++の前身)の頃は
マクロで対処していた
11/12/13 関数型都市忘年会 10

11. What's the Template?
#define stackdeclare(TYPE)
class stack(TYPE) {
TYPE *min_;
TYPE *max_;
TYPE *top_;
public:
stack(TYPE)(int n);
~stack(TYPE)();
void push(TYPE x);
TYPE pop();
};
11/12/13 関数型都市忘年会 11

12. What's the Template?
#define stackimplement(TYPE)
stack(TYPE)::stack(TYPE)(int n) {
min_ = top_ = new TYPE(n);
max_ = min_ + n;
}
stack(TYPE)::~stack(TYPE)() {
delete[] min_;
}
void stack(TYPE)::push(TYPE x) {
assert(top_ != min_);
*top_++ = x;
}
こんな感じで行を結合しながら書いていく・・・
11/12/13 関数型都市忘年会 12

13. What's the Template?
#define name2(X,Y) X/**/Y
=> トークンペーストマクロ
=> 現在の仕様では X##Yとする
#define declare(CLASS,TYPE)
name2(CLASS,declare)(TYPE)
#define implement(CLASS,TYPE)
name2(CLASS,implement)(TYPE)
#define stack(TYPE) name2(stack,TYPE)
11/12/13 関数型都市忘年会 13

14. What's the Template?
ユーザーコードでは
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
●
declare(stack, long);のように宣言
Conclusion ● implement(stack, long);のように定義して、
stack(long) sl(1024);
stack(long) sl(1024);
sl.push(123L);
sl.push(123L);
long value = sl.pop();
long value = sl.pop();
のように使う。
11/12/13 関数型都市忘年会 14

15. What's the Template?
マクロの問題点
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
Conclusion ●
マクロはただのテキスト処理
●
スコープの概念もない
●
かの有名なmin/maxマクロ(in windows.h)
●
コンパイラサポートがない
●
型安全ではない
●
型推論も出来ない
11/12/13 関数型都市忘年会 15

16. What's the Template?
マクロの問題点
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
Conclusion
● 文法がC++のソースと違う。厄介で
面倒でバグのもと
●
複数行のマクロを書こうと思うと末尾の行
の結合が必要
●
引数をカッコで括る必要が有ったりなかっ
たり
●
引数が何度も評価されてしまったり
11/12/13 関数型都市忘年会 16

17. What's the Template?
#define mul2(a,b) (a*b)
void func1()
{
int x = mul2(2, 3);
//=> (2*3) => 6 OK!
int y = mul2(2+1, 3+1);
//=> (2+1*3+1) => 6 !?
//=> mul2(a,b)は、((a)*(b))という形の
//定義じゃないといけない
}
11/12/13 関数型都市忘年会 17

18. What's the Template?
マクロではなく、
Introduction
●
What's
ちゃんと言語機能として
Benefit
How to use
Conclusion
サポートしようという風になった。
11/12/13 関数型都市忘年会 18

19. What's the Template?
Introduction
What's
● Stroustrupが選んだ設計方針案
Benefit
How to use
● Smalltalk風
動的typingと継承を使う
Conclusion
●
● Clu風
● 静的typingと、引数で型を指定できる仕組み
を使う
●
前者はランタイムコストが大きく、
また静的型付け言語であるC++のや
り方と相容れない。
11/12/13 関数型都市忘年会 19

20. What's the Template?
Introduction
What's
● Stroustrupが選んだ設計方針案
Benefit
How to use
● Smalltalk風
動的typingと継承を使う
Conclusion
●
● Clu風
● 静的typingと、引数で型を指定できる仕組み
を使う
●
前者はランタイムコストが大きく、
また静的型付け言語であるC++のや
り方と相容れない。=> 後者を採用
11/12/13 関数型都市忘年会 20

21. What's the Template?
Introduction
What's
● Stroustrupが選んだ設計方針案
Benefit
How to use
● Stroustrup曰く
「理想的には、C++はCluの方法に
Conclusion
基づき、ランタイムとスペース効率
が良く、コンパイル時のオーバー
ヘッドも少ない仕組みを実現した
い、また柔軟性は、Smalltalkのよう
に大きくなければならない」
(D&E第一版 15.2 P.431)
11/12/13 関数型都市忘年会 21

22. What's the Template?
そうして出来上がったのが今のテン
Introduction
●
What's
Benefit プレート
How to use
Conclusion
11/12/13 関数型都市忘年会 22

23. What's the Template?
template<class T>
class ClassA
{
T value_;
};
template<class T>
int FunctionB(T arg)
{
arg.get_value();
}
11/12/13 関数型都市忘年会 23

24. What's the Template?
そうして出来上がったのが今のテン
Introduction
●
What's
Benefit プレート
How to use
Conclusion
●
テンプレート化したクラス
● => クラステンプレート
template<class T>
template<class T>
class ClassA
class ClassA
{
{
T
T value_;
value_;
};
};
11/12/13 関数型都市忘年会 24

25. What's the Template?
そうして出来上がったのが今のテン
Introduction
●
What's
Benefit プレート
How to use
Conclusion
●
テンプレート化した関数
● => 関数テンプレート
template<class T>
template<class T>
int FunctionB(T arg)
int FunctionB(T arg)
{
{
arg.get_value();
arg.get_value();
}
}
11/12/13 関数型都市忘年会 25

26. What's the Template?
こんな感じで使えるという例
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
Conclusion
11/12/13 関数型都市忘年会 26

27. What's the Template?
こんな感じで使えるという例
Introduction
●
What's
Benefit
How to use template<
template<
Conclusion class T, Alloc = std::allocator<T>
class T, Alloc = std::allocator<T>
>
>
class vector
class vector
{
{
size_t
size_t size () const;
size () const;
T &
T & front ();
front ();
T const & front () const;
T const & front () const;
//その他ごにょごにょ
//その他ごにょごにょ
};
};
●
こんな定義のクラステンプレート
11/12/13 関数型都市忘年会 27

28. What's the Template?
こんな感じで使えるという例
Introduction
●
What's
Benefit
How to use //int型の要素を持つvectorクラス
//int型の要素を持つvectorクラス
Conclusion std::vector<int> is;
std::vector<int> is;
//char型の要素を持つvectorクラス
//char型の要素を持つvectorクラス
std::vector<char> cs;
std::vector<char> cs;
//std::string型の要素をもつvectorクラス
//std::string型の要素をもつvectorクラス
std::vector<std::string> ss;
std::vector<std::string> ss;
//なんらかのユーザー定義型を要素に持つ
//なんらかのユーザー定義型を要素に持つ
//vectorクラス
//vectorクラス
std::vector<SomeUserDefinedType> us;
std::vector<SomeUserDefinedType> us;
11/12/13 関数型都市忘年会 28

29. What's the Template?
こんな感じで使えるという例
Introduction
●
What's
Benefit
How to use is.size();
is.size();
Conclusion cs.size();
cs.size();
ss.size();
ss.size();
us.size();
us.size();
●
全部使い方一緒！
11/12/13 関数型都市忘年会 29

30. What's the Template?
こんな感じで使えるという例
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
is.front(); //(int &)
is.front(); //(int &)
cs.front(); //(char &)
cs.front(); //(char &)
Conclusion
ss.front(); //(std::string &)
ss.front(); //(std::string &)
us.front(); //(SomeUserDefinedType &)
us.front(); //(SomeUserDefinedType &)
●
それぞれ指定した型で要素を取得で
きる！！
11/12/13 関数型都市忘年会 30

31. What's the Template?
もうひとつの例
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
Conclusion ●
二つの変数が与えられたときに、比
較して小さい方を返す。
11/12/13 関数型都市忘年会 31

32. What's the Template?
Introduction
What's
● minマクロ
Benefit
How to use #define min(a,b) ((a)<(b)?(a):(b))
#define min(a,b) ((a)<(b)?(a):(b))
Conclusion
●
関数で実装するなら・・・？
?? min(?? a, ?? b) {
?? min(?? a, ?? b) {
return a < b ? a : b;
return a < b ? a : b;
}
}
11/12/13 関数型都市忘年会 32

33. What's the Template?
マクロはあんまり良くないので、関
Introduction
●
What's
Benefit 数で書きたい
でも、こんな汎用的な処理を色んな
How to use
●
Conclusion
型のバージョンで分けて書いていら
れない（そもそもユーザー定義型に
も対応したい）
11/12/13 関数型都市忘年会 33

34. What's the Template?
比較可能であることを表す、
Introduction
●
What's
Benefit IComparableから派生したクラスの
How to use
Conclusion
変数だけを受け取って、仮想関数
compareで比較する？
●
POD型に対応できない。
●
比較するだけで仮想関数の仕組みを使わな
くてはいけないのは嬉しくない。
11/12/13 関数型都市忘年会 34

35. What's the Template?
先程の??の型は(a < b)が定義されて
Introduction
●
What's
Benefit
る型なら何でもいい
How to use
Conclusion ●
テンプレート化
template<class T>
template<class T>
T const & min(T const &a, T const &b)
T const & min(T const &a, T const &b)
{
{
return a < b ? a : b;
return a < b ? a : b;
//中味はさっきと全く一緒でおｋ。
//中味はさっきと全く一緒でおｋ。
}
}
●
型安全なまま、抽象度の高いプログ
ラムが書ける
11/12/13 関数型都市忘年会 35

36. What's the Template?
テンプレートには、型だけではな
Introduction
●
What's
Benefit く、コンパイル時定数を使用するこ
How to use
Conclusion
とも出来る。
template<int N>
template<int N>
struct twice
struct twice
{
{
static const int value =
static const int value =
N + N;
N + N;
};
};
11/12/13 関数型都市忘年会 36

37. What's the Benefit?
11/12/13 関数型都市忘年会 37

38. What's the Benefit?
テンプレートがあることで嬉しいこ
Introduction
●
What's
Benefit とはなにか？
=> テンプレートはコードの再利用
How to use
●
Conclusion
性を高める
11/12/13 関数型都市忘年会 38

39. What's the Benefit?
テンプレートはクラスと関数の型を
Introduction
●
What's
Benefit パラメータ化する仕組み
型をパラメータ化することで、クラ
How to use
●
Conclusion
スと関数を型と分離して書くことが
出来る。
11/12/13 関数型都市忘年会 39

40. What's the Benefit?
型をパラメータ化したコンテナ
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
● std::vector, std::list, std::map,
Conclusion std::queue, etc...
● 型がAssignableであるなど、いくつ
かの要件を満たすものであれば、何
でもこれらコンテナに渡すことが出
来る。
11/12/13 関数型都市忘年会 40

41. What's the Benefit?
型をパラメータ化した関数
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
● std::min/max, std::swap, std::find,
Conclusion std::sort, etc...
● std::minとstd::maxは、型が
operator<で比較可能であれば、どん
な型でも使用することが出来る。
●
operator<が定義されていなくても、比較関
数を指定するバージョンを使うこと
で、std::minを使用できる。
11/12/13 関数型都市忘年会 41

42. What's the Benefit?
型をパラメータ化した関数
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
● std::min/max, std::swap, std::find,
Conclusion std::sort, etc...
● std::swapは、型がAssignableである
なら、どんな型でもswapに渡して使
うことが出来る。
11/12/13 関数型都市忘年会 42

43. What's the Benefit?
型をパラメータ化した関数
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
● std::min/max, std::swap, std::find,
Conclusion std::sort, etc...
● std::find, std::sortなど
● これらはSTLの`アルゴリズム'と呼ば
れる。
11/12/13 関数型都市忘年会 43

44. What's the Benefit?
型をパラメータ化した関数
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
● std::min/max, std::swap, std::find,
Conclusion std::sort, etc...
● std::find, std::sortなど
●
イテレータという仕組みによって、
具体的なコンテナなどでなく、抽象
的な値の列(シーケンス)を扱えるよ
うになっている。
11/12/13 関数型都市忘年会 44

45. What's the Benefit?
アルゴリズムは値の列を辿って何か
Introduction
●
What's
Benefit したい
=> コンテナなどを直接触らないで、
How to use
Conclusion ●
イテレータと呼ばれる小さなクラス
に、コンテナから要素を参照する処
理を委譲。
● => アルゴリズムは、イテレータをテ
ンプレートにすることで、イテレー
タの要件を満たす型を受け付けるよ
うにする。
11/12/13 関数型都市忘年会 45

46. What's the Benefit?
=> イテレータが用意出来れば、ど
Introduction
●
What's
Benefit
んなコンテナや、値の列であって
How to use
も、それをアルゴリズムに対して使
用できるようになる。
Conclusion
●
ポインタもイテレータの要件を満たす
● というより、C++のイテレータは、ポインタ
を参考にして作られた。
11/12/13 関数型都市忘年会 46

47. What's the Benefit?
プログラムの中にはたくさんのデー
Introduction
●
What's
Benefit タ型と、たくさんのクラスと、たく
How to use
Conclusion
さんの関数がある。
●
とあるプログラムの中の
型の数をi、クラスの数をj、そしてア
ルゴリズムの数をkで表すとする。
11/12/13 関数型都市忘年会 47

48. What's the Benefit?
それら全てに対応するプログラムを
Introduction
●
What's
Benefit 書くとすると、i * j * k個の組み合わ
How to use
Conclusion
せに対応しないといけない。
11/12/13 関数型都市忘年会 48

49. What's the Benefit?
テンプレートを使って、
Introduction
●
What's
Benefit ●
型とコンテナ、
How to use
Conclusion
●
型とアルゴリズム、
●
コンテナとアルゴリズム
● を分離すれば、それぞれ、型をiだ
け、コンテナをjだけ、アルゴリズム
をkだけ用意すればいい。
● つまりi + j + kで済む。
11/12/13 関数型都市忘年会 49

50. What's the Benefit?
オブジェクト指向では継承によっ
Introduction
●
What's
Benefit て、クラス定義を再利用することが
How to use
Conclusion
可能になった。
● C++のテンプレートでは、型をパラ
メータ化することで、クラス定義の
再利用を可能にした。ついでにオブ
ジェクト指向では不可能だった、関
数の再利用も可能にした。
11/12/13 関数型都市忘年会 50

51. What's the Benefit?
テンプレートを使うことで、ジェネ
Introduction
●
What's
Benefit リックプログラミングが可能になっ
How to use
Conclusion
た。
●
ジェネリックプログラミング。
●
「型を決定していないクラスや関数
の断片を用意しておき、それらの組
み合わせでプログラミングをする」
(C++テンプレートテクニック 第一版 P.51)
11/12/13 関数型都市忘年会 51

52. What's the Benefit?
テンプレートを使用して嬉しいこと
Introduction
●
What's
Benefit は、これだけじゃない。
How to use
Conclusion
●
クラスがテンプレート化出来るとい
うことは、さらに重要な意味を持
つ。
● => メタ関数
● => Template Meta Programming
11/12/13 関数型都市忘年会 52

53. What's the Benefit?
Introduction
What's
template<class T>
template<class T>
Benefit
struct add_const {
struct add_const {
How to use typedef T const type;
typedef T const type;
Conclusion };
};
●
このようなクラステンプレートが
有ったときに、
add_const<int>::type
add_const<int>::type
● という型はint constになる。
●
charをテンプレート引数に渡せばchar const
に。std::stringならstd::string constに。
11/12/13 関数型都市忘年会 53

54. What's the Benefit?
Introduction
What's
template<class T>
template<class T>
Benefit
struct add_const {
struct add_const {
How to use typedef T const type;
typedef T const type;
Conclusion };
};
● add_constに型を渡すと、型にconst
を修飾した型を得ることができる。
11/12/13 関数型都市忘年会 54

55. What's the Benefit?
Introduction
What's
template<class T>
template<class T>
Benefit
struct add_pointer {
struct add_pointer {
How to use typedef T * type;
typedef T * type;
Conclusion };
};
●
このようなクラステンプレートが
有ったときに、
add_pointer<int>::type
add_pointer<int>::type
● という型はint *になる。
●
charをテンプレート引数に渡せばchar *
に。std::stringならstd::string *に。
11/12/13 関数型都市忘年会 55

56. What's the Benefit?
Introduction
What's
template<class T>
template<class T>
Benefit
struct add_pointer {
struct add_pointer {
How to use typedef T * type;
typedef T * type;
Conclusion };
};
● add_pointerに型を渡すと、型に*を
修飾した型を得ることが出来る。
11/12/13 関数型都市忘年会 56

57. What's the Benefit?
Introduction
クラス名<テンプレート引数>::type
クラス名<テンプレート引数>::type
What's
Benefit
How to use
Conclusion ●
クラス名を関数名、テンプレート引
数を引数、typeを戻り値の選択とい
う風に捉えると、関数のように考え
ることが出来る。
11/12/13 関数型都市忘年会 57

58. What's the Benefit?
Introduction
クラス名<テンプレート引数>::type
クラス名<テンプレート引数>::type
What's
Benefit
How to use
Conclusion ●
クラス名を関数名、テンプレート引
数を引数、typeを戻り値の選択とい
う風に捉えると、関数のように考え
ることが出来る。
●
通常の関数と違い、型に関する操作
が基本。
● => Template Meta Programming
11/12/13 関数型都市忘年会 58

59. What's the Benefit?
これをこじらせると^H^H^H^H^H^H
Introduction
●
What's
Benefit
発展させるとどうなるか
How to use
Conclusion
11/12/13 関数型都市忘年会 59

60. What's the Template?
namespace mpl = boost::mpl;
typedef
mpl::vector<int, std::string, user_defined_type>
seq1;
typedef
mpl::list<int, std::string, user_defined_type>
seq2;
// mpl::equal は、Sequence の比較を行う
BOOST_MPL_ASSERT((mpl::equal< seq1, seq2 >));
//型のシーケンス(コンパイル時データ構造)を作って、そ
の要素(型が要素!)を比較
11/12/13 関数型都市忘年会 60

61. What's the Benefit?
これをこじらせると^H^H^H^H^H^H
Introduction
●
What's
Benefit
発展させるとどうなるか
How to use
Conclusion ●
こんなものも
● http://d.hatena.ne.jp/tarao/20111101/
1320143278
「C++のテンプレートでラムダ計算
と型推論」
11/12/13 関数型都市忘年会 61

62. What's the Benefit?
その他、テンプレートを使うことで
Introduction
●
What's
Benefit 可能になる、便利なテクニック
How to use
Conclusion
●
ポリシークラス
– クラスの挙動をテンプレートで差し替える
●
パラメータ化継承
– 継承関係をテンプレートで差し替える
●
CRTP
– 静的多態
●
タグディスパッチ
– 静的オーバーロード
● SFINAE
– 静的オーバーロード
11/12/13 関数型都市忘年会 62

63. What's the Benefit?
ポリシークラス
Introduction
●
What's
クラスの挙動をテンプレートで差し
Benefit
●
替える
How to use
Conclusion
11/12/13 関数型都市忘年会 63

64. What's the Benefit?
template<class Policy>
struct logger
{
//なんかいろいろなコンストラクタなど
void output(char const *msg) {
Policy::output(msg);
}
//なんかいろいろなメンバ関数
};
11/12/13 関数型都市忘年会 64

65. What's the Benefit?
strict cout_policy
{
static void output(char const *msg) {
std::cout << msg << std::endl;
}
};
struct debugger_policy
{
static void output(char const *msg ) {
OutputDebugString(msg);
}
};
11/12/13 関数型都市忘年会 65

66. What's the Benefit?
ポリシークラス
Introduction
●
What's
Benefit
How to use void function_to_be_logged()
void function_to_be_logged()
Conclusion {
{
logger<cout_policy> lg;
logger<cout_policy> lg;
lg.output("logging message");
lg.output("logging message");
}
}
●
標準出力にログが吐き出される
11/12/13 関数型都市忘年会 66

67. What's the Benefit?
ポリシークラス
Introduction
●
What's
Benefit
How to use void function_to_be_logged()
void function_to_be_logged()
Conclusion {
{
logger<debugger_policy> lg;
logger<debugger_policy> lg;
lg.output("logging message");
lg.output("logging message");
}
}
●
デバッグ出力にログが吐き出される
11/12/13 関数型都市忘年会 67

68. What's the Benefit?
Introduction
What's
● loggerを継承したりすることな
Benefit
く、loggerの挙動を変更することが
出来る
How to use
Conclusion
11/12/13 関数型都市忘年会 68

69. What's the Benefit?
Introduction
What's
● loggerは受け取りたいポリシーに
Benefit
outputという名前のstaticメンバ関数
があることだけしか要求していない
How to use
Conclusion
//自分で定義した、
//自分で定義した、
//outputスタティックメンバ関数を持つクラス
//outputスタティックメンバ関数を持つクラス
struct my_logger_policy;
struct my_logger_policy;
● こんなクラスもloggerのポリシーに
渡すことが出来る。
11/12/13 関数型都市忘年会 69

70. What's the Benefit?
Introduction
What's
● policyはloggerが必要とする要件にし
Benefit
か依存していない。
How to use
Conclusion ● loggerもpolicyに求める要件の実装に
しか依存していない。
● Non-Intrusive:非侵入的
● 「トリから始まるnon-intrusiveness談義
http://togetter.com/li/33641
11/12/13 関数型都市忘年会 70

71. What's the Benefit?
その他、テンプレートを使うことで
Introduction
●
What's
Benefit 可能になる、便利なテクニック
多分ここらへんが聞いてて一番面白
How to use
●
Conclusion
くなるはずのところですが残念なが
ら資料ができていませんごめんなさ
い。
11/12/13 関数型都市忘年会 71

72. How to use the Template.
11/12/13 関数型都市忘年会 72

73. How to use the Template.
テンプレートの使い方/書き方
Introduction
●
What's
クラステンプレート
Benefit
●
How to use
Conclusion ●
関数テンプレート
11/12/13 関数型都市忘年会 73

74. How to use the Template.
クラステンプレートの使い方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
Conclusion
11/12/13 関数型都市忘年会 74

75. How to use the Template.
クラステンプレートの使い方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use std::vector<int>
std::vector<int> vs;
vs;
Conclusion
//長ければtypedefして
//長ければtypedefして
typedef std::vector<int> int_vector;
typedef std::vector<int> int_vector;
int_vector
int_vector vs2;
vs2;
11/12/13 関数型都市忘年会 75

76. How to use the Template.
クラステンプレートの使い方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use //2引数を取るようなクラステンプレートには
//2引数を取るようなクラステンプレートには
Conclusion //カンマ区切りでテンプレート型を指定する
//カンマ区切りでテンプレート型を指定する
typedef
typedef
std::pair<std::string, double>
std::pair<std::string, double>
pair_t;
pair_t;
11/12/13 関数型都市忘年会 76

77. How to use the Template.
クラステンプレートの使い方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
//入れ子になったテンプレート
//入れ子になったテンプレート
Conclusion
typedef std::list<std::list<int> >
typedef std::list<std::list<int> >
11/12/13 関数型都市忘年会 77

78. How to use the Template.
クラステンプレートの使い方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
//入れ子になったテンプレート
//入れ子になったテンプレート
Conclusion
typedef std::list<std::list<int> >
typedef std::list<std::list<int> >
●
入れ子になったテンプレート引数を指定す
るとき、右の山括弧の間にスペースを空けな
いと、operator>>と解釈が曖昧になるの
で、スペースが必要
● C++11からスペース開けなくてもよくなった
●
C++03のコンパイラでも、スペース開けなく
てもいいものもある。
11/12/13 関数型都市忘年会 78

79. How to use the Template.
クラステンプレートの書き方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
template<class T>
template<class T>
Conclusion
struct ParameterizedClass
struct ParameterizedClass
{ /*ごにょごにょ*/ };
{ /*ごにょごにょ*/ };
template<typename T>
template<typename T>
struct ParameterizedClass
struct ParameterizedClass
{ /*ごにょごにょ*/ };
{ /*ごにょごにょ*/ };
●
普通のクラス定義の直前に
template<class T>のようにして、パ
ラメータ化する型を書く
11/12/13 関数型都市忘年会 79

80. How to use the Template.
クラステンプレートの書き方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
template<class T>
template<class T>
Conclusion
struct ParameterizedClass
struct ParameterizedClass
{ /*ごにょごにょ*/ };
{ /*ごにょごにょ*/ };
template<typename T>
template<typename T>
struct ParameterizedClass
struct ParameterizedClass
{ /*ごにょごにょ*/ };
{ /*ごにょごにょ*/ };
● Tには好きな型名を付ける
● 型の指定はclass/typename どちらで
も良い
11/12/13 関数型都市忘年会 80

81. How to use the Template.
クラステンプレートの書き方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use template<class T>
template<class T>
Conclusion
struct ParameterizedClass
struct ParameterizedClass
{
{
T member_variable_;
T member_variable_;
T const & get_value () const
T const & get_value () const
{
{ return member_variable_; }
return member_variable_; }
void set_value (T const &new_value)
void set_value (T const &new_value)
{
{ member_variable_ = new_value; }
member_variable_ = new_value; }
};
};
●
クラス内部では、既知の型のように
テンプレートを使用できる。
11/12/13 関数型都市忘年会 81

82. How to use the Template.
クラステンプレートの書き方
Introduction
●
What's
Benefit
typedef
typedef
How to use
ParameterizedClass<int>
ParameterizedClass<int>
Conclusion default_params_t;
default_params_t;
● このままだと、default_params_tの
利用者がdefault_params_tから、
ParameterizedClassになんの型が渡
されたかを取得する方法がない
11/12/13 関数型都市忘年会 82

83. How to use the Template.
クラステンプレートの書き方
Introduction
●
What's
もし、クラステンプレートに渡され
Benefit
●
たテンプレート引数を、クラス外部
How to use
Conclusion
からも取得できるようにするには、
メタ関数を用いる。
template<class T>
template<class T>
struct ParametrizedClass
struct ParametrizedClass
{
{
typedef T value_type;
typedef T value_type;
};
};
11/12/13 関数型都市忘年会 83

84. How to use the Template.
クラステンプレートの書き方
Introduction
●
What's
これで、先程のdefault_params_tか
Benefit
●
How to use
Conclusion ら
default_params_t::value_type;
default_params_t::value_type;
元々のクラステンプレートに渡され
た型を取得できました。
●
余談ですが、このdefault_params_tは、引
数なしメタ関数と呼ばれるものです。詳し
くはC++テンプレートメタプログラミング
(デビッド・アブラハムズ, アレクセイ・グ
ルトヴォイ)を参照してください
11/12/13 関数型都市忘年会 84

85. How to use the Template.
クラステンプレートの書き方
Introduction
●
What's
複数のテンプレート引数はカンマ区
Benefit
●
切りで指定する。
How to use
Conclusion
template<class T1, class T2>
template<class T1, class T2>
struct ParameterizedClass2
struct ParameterizedClass2
{ /*ごにょごにょ*/ };
{ /*ごにょごにょ*/ };
11/12/13 関数型都市忘年会 85

86. How to use the Template.
クラステンプレートの書き方
Introduction
●
What's
もっとも後ろのテンプレート引数か
Benefit
●
ら順に、デフォルト引数を指定でき
How to use
Conclusion
る template<
template<
class
class T1,
T1,
class
class T2 =
T2 = void,
void,
class
class T3 =
T3 = void,
void,
class
class T4 =
T4 = void
void
>
>
struct ManyParamClass
struct ManyParamClass
{ /*ごにょごにょ*/ };
{ /*ごにょごにょ*/ };
●
頻繁に指定される引数を省略できる
11/12/13 関数型都市忘年会 86

87. How to use the Template.
関数テンプレートの使い方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
Conclusion
11/12/13 関数型都市忘年会 87

88. How to use the Template.
関数テンプレートの使い方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
Conclusion template<class T>
template<class T>
T const & min(
T const & min(
T const &a,
T const &a,
T const &b
T const &b
)
)
{
{
return a < b ? a : b;
return a < b ? a : b;
}
}
11/12/13 関数型都市忘年会 88

89. How to use the Template.
関数テンプレートの使い方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
Conclusion int const m =
int const m =
std::min(3, 4);
std::min(3, 4);
//assert(m == 3);
//assert(m == 3);
//windows.hでminマクロが
//windows.hでminマクロが
//定義されているときの
//定義されているときの
//workaround
//workaround
int const m =
int const m =
(std::min)(3, 4);
(std::min)(3, 4);
//関数をカッコで括っても呼び出せる
//関数をカッコで括っても呼び出せる
11/12/13 関数型都市忘年会 89

90. How to use the Template.
関数テンプレートの使い方
Introduction
●
What's
引数からテンプレートの型が推論で
Benefit
●
きる場合は、テンプレート引数を指
How to use
Conclusion
定する必要はない。
11/12/13 関数型都市忘年会 90

91. How to use the Template.
関数テンプレートの書き方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
template<class T>
template<class T>
Conclusion
void func(T const &t)
void func(T const &t)
{
{
t.get_value();
t.get_value();
}
}
11/12/13 関数型都市忘年会 91

92. How to use the Template.
関数テンプレートの書き方
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
template<class T>
template<class T>
Conclusion
void func(T const &t)
void func(T const &t)
{
{
t.get_value();
t.get_value();
}
}
＊残りの説明は未実装。。。
11/12/13 関数型都市忘年会 92

93. Conclusion
11/12/13 関数型都市忘年会 93

94. Conclusion
Introduction
What's
● C++のテンプレートはとても便利
Benefit
で、実行時効率を損なうこと無く、
How to use
柔軟で再利用性の高いコードを書く
ことが出来る仕組みです。
Conclusion
11/12/13 関数型都市忘年会 94

95. Conclusion
Introduction
What's
● C++11になって、C++のテンプレー
Benefit
トはより便利になります(可変長テン
プレートなど)
How to use
Conclusion
● 普段C++を使っていて、テンプレー
トをあまり使ったことがない人がい
たら、ぜひテンプレートに手を出し
てみてはいかがでしょうか。
11/12/13 関数型都市忘年会 95

96. Conclusion
参考文献/サイト
Introduction
●
What's
Benefit ●
「C++リファレンスマニュアル」
How to use
Conclusion
アジソンウェスレイ
●
「C++の設計と進化」
ソフトバンクパブリッシング
● 「C++テンプレートテクニック」
ソフトバンククリエイティブ
● 「C++テンプレートメタプログラミング」
翔泳社
● http://www.cplusplus.com/
● http://www.sgi.com/tech/stl/index.html
11/12/13 関数型都市忘年会 96

97. Thank You!
ありがとうございました！
11/12/13 関数型都市忘年会 97

98. ちなみに。
この資料でやり残してること。
Introduction
●
What's
Benefit
How to use
● typenameキーワード
Conclusion
● template限定子
● CRTPなどの紹介
●
関数テンプレートの使い方と型推
論の紹介
11/12/13 関数型都市忘年会 98