Giáo trình Lập trình hướng đối tượng với C++

Ch-¬ng 6

khu«n

h×nh

(Template)

Môc ®Ých ch-¬ng nµy:

HiÓu ®-îc lîi Ých cña viÖc sö dông khu«n h×nh hµm vµ khu«n h×nh líp ®Ó

viÕt ch-¬ng tr×nh.

1.

2. BiÕt c¸ch t¹o vµ sö dông mét khu«n h×nh hµm vµ khu«n h×nh líp.

3. Kh¸i niÖm c¸c tham sè kiÓu vµ c¸c tham sè biÓu thøc trong khu«n h×nh

hµm, khu«n h×nh líp.

§Þnh nghÜa chång khu«n h×nh hµm.

4.

5. Cô thÓ ho¸ mét khu«n h×nh hµm, mét hµm thµnh phÇn cña khu«n h×nh líp.

6. ThuËt to¸n s¶n sinh mét thÓ hiÖn hµm (hµm thÓ hiÖn) cña mét khu«n h×nh

hµm

C¸c vÊn ®Ò kh¸c cña lËp tr×nh h-íng ®èi t-îng liªn quan ®Õn khu«n h×nh

7.

líp.

Khu«n h×nh hµm

Khu«n h×nh hµm lµ g×?

Ta ®· biÕt ®Þnh nghÜa chång hµm cho phÐp dïng mét tªn duy nhÊt cho nhiÒu

hµm thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc kh¸c nhau. Kh¸i niÖm khu«n h×nh hµm còng cho phÐp

sö dông cïng mét tªn duy nhÊt ®Ó thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc kh¸c nhau, tuy nhiªn so

víi ®Þnh nghÜa chång hµm, nã cã phÇn m¹nh h¬n vµ chÆt chÏ h¬n; m¹nh h¬n v× chØ

cÇn viÕt ®Þnh nghÜa khu«n h×nh hµm mét lÇn, råi sau ®ã ch-¬ng tr×nh biªn dÞch lµm

cho nã thÝch øng víi c¸c kiÓu d÷ liÖu kh¸c nhau; chÆt chÏ h¬n bëi v× dùa theo

khu«n h×nh hµm, tÊt c¶ c¸c hµm thÓ hiÖn ®-îc sinh ra bëi tr×nh biªn dÞch sÏ t-¬ng

øng víi cïng mét ®Þnh nghÜa vµ nh- vËy sÏ cã cïng mét gi¶i thuËt.

T¹o mét khu«n h×nh hµm

Gi¶ thiÕt r»ng chóng ta cÇn viÕt mét hµm m in ®-a ra gi¸ trÞ nhá nhÊt trong hai

gi¸ trÞ cã cïng kiÓu. Ta cã thÓ viÕt mét ®Þnh nghÜa nh- thÕ ®èi víi kiÓu intnh- sau:

int min (int a, int b) {

if (a < b) return a;

-233-

Khu«n h×nh

else return b;

}

Gi¶ sö, ta l¹i ph¶i viÕt ®Þnh nghÜa hµm min() cho kiÓu

double,float,char,char* ...

float min(float a, float b) {

if (a < b) return a;

else b; }

NÕu tiÕp tôc nh- vËy, sÏ cã khuynh h-íng ph¶i viÕt rÊt nhiÒu ®Þnh nghÜa hµm

hoµn toµn t-¬ng tù nhau; chØ cã kiÓu d÷ liÖu c¸c tham sè lµ thay ®æi. C¸c ch-¬ng

tr×nh biªn dÞch C++ hiÖn cã cho phÐp gi¶i quyÕt ®¬n gi¶n vÊn ®Ò trªn b»ng c¸ch

®Þnh nghÜa mét khu«n h×nh hµm duy nhÊt theo c¸ch nh- sau:

#include <iostream.h>

//t¹o mét khu«n h×nh hµm

template <class T> T min(T a, T b) {

if (a < b) return a;

else return b;

}

So s¸nh víi ®Þnh nghÜa hµm th«ng th-êng, ta thÊy chØ cã dßng ®Çu tiªn bÞ thay

®æi:

template <class T> T min (T a, T b)

trong ®ã

template<class T>

x¸c ®Þnh r»ng ®ã lµ mét khu«n h×nh víi mét tham sè kiÓu T;

PhÇn cßn l¹i

T min(T a, T b)

nãi r»ng, m in()lµ mét hµm víi hai tham sè h×nh thøc kiÓu T vµ cã gi¸ trÞ tr¶ vÒ

còng lµ kiÓu T.

-234-

Khu«n h×nh

Sö dông khu«n h×nh hµm

Khu«n h×nh hµm cho kiÓu d÷ liÖu c¬ së

§Ó sö dông khu«n h×nh hµm min() võa t¹o ra, chØ cÇn sö dông hµm min()

trong nh÷ng ®iÒu kiÖn phï hîp (ë ®©y cã nghÜa lµ hai tham sè cña hµm cã cïng

kiÓu d÷ liÖu). Nh- vËy, nÕu trong mét ch-¬ng tr×nh cã hai tham sè nguyªn n vµ p,

víi lêi gäi min(n,p) ch-¬ng tr×nh biªn dÞch sÏ tù ®éng s¶n sinh ra hµm min() (ta

gäi lµ mét hµm thÓ hiÖn) t-¬ng øng víi hai tham sè kiÓu nguyªn int. NÕu chóng ta

gäi min() víi hai tham sè kiÓu float, ch-¬ng tr×nh biªn dÞch còng sÏ tù ®éng s¶n

sinh mét hµm thÓ hiÖn min kh¸c t-¬ng øng víi c¸c tham sè kiÓu float vµ cø thÕ.

Sau ®©y lµ mét vÝ dô hoµn chØnh:

VÝ dô 6.1

/*template1.cpp*/

#include <iostream.h>

#include <conio.h>

//t¹o mét khu«n h×nh hµm

template <class T> T min(T a, T b) {

if ( a < b) return a;

else return b;

}

//vÝ dô sö dông khu«n h×nh hµm min

void main() {

clrscr();

int n = 4, p = 12;

float x = 2.5, y= 3.25;

cout<<"min (n, p) = "<<min (n, p)<<"\n";//int min(int, int)

cout<<"min (x, y) = "<<min (x, y)<<"\n";//float min(float, float)

getch();

}

min(n, p) = 4

min(x, y) = 2.5

-235-

Khu«n h×nh

Khu«n h×nh hµm min cho kiÓu char *

/*template2.cpp*/

#include <iostream.h>

#include <conio.h>

template <class T> T min (T a, T b) {

if (a < b) return a;

else return b;

}

void main() {

clrscr();

char * adr1 = "DHBK";

char * adr2 = "CDSD";

cout << "min (adr1, adr2) ="<<min (adr1, adr2);

getch();

}

min (adr1, adr2) = DHBK

KÕt qu¶ kh¸ thó vÞ v× ta hy väng hµm m in() tr¶ vÒ x©u "CDSD". Thùc tÕ, víi

biÓu thøc min(adr1, adr2) , ch-¬ng tr×nh biªn dÞch ®· sinh ra hµm thÓ hiÖn sau

®©y:

char * min(char * a, char * b) {

if (a < b) return a;

else return b;

}

ViÖc so s¸nh a < b thùc hiÖn trªn c¸c gi¸ trÞ biÕn trá (ë ®©y trong c¸c khu«n

h×nh m¸y PC ta lu«n lu«n cã a < b). Ng-îc l¹i viÖc hiÓn thÞ thùc hiÖn bëi to¸n tö

<< sÏ ®-a ra x©u ký tù trá bëi con trá ký tù.

Khu«n h×nh hµm min víi kiÓu d÷ liÖu líp

§Ó ¸p dông khu«n h×nh hµm min() ë trªn víi kiÓu líp, cÇn ph¶i ®Þnh nghÜa líp

sao cho cã thÓ ¸p dông phÐp to¸n so s¸nh “<” víi c¸c ®èi t-îng cña líp nµy, nghÜa

lµ ta ph¶i ®Þnh nghÜa mét hµm to¸n tö operator < cho líp. Sau ®©y lµ mét vÝ dô

minh ho¹:

-236-

Khu«n h×nh

VÝ dô 6.2

/*template3.cpp*/

#include <iostream.h>

#include <conio.h>

//khu«n h×nh hµm min

template <class T> T min( T a, T b) {

if (a < b) return a;

else return b;

}

//líp vect

class vect {

int x, y;

public:

vect(int abs =0, int ord = 0) { x= abs, y= ord;}

void display() { cout <<x<<" "<<y<<"\n"; }

friend int operator < (vect , vect);

};

int operator < (vect a, vect b) {

return a.x*a.x + a.y*a.y < b.x*b.x + b.y*b.y;

}

void main() {

clrscr();

vect u(3,2),v(4,1);

cout<<"min (u, v) = ";

min(u,v).display();

getch();

}

min (u, v) = 3 2

NÕu ta ¸p dông khu«n h×nh hµm min() ®èi víi mét líp mµ ch-a ®Þnh nghÜa

to¸n tö “<”, ch-¬ng tr×nh biªn dÞch sÏ ®-a ra mét th«ng b¸o lçi t-¬ng tù nh- viÖc

®Þnh nghÜa mét hµm min() cho kiÓu líp ®ã.

-237-

Khu«n h×nh

C¸c tham sè kiÓu cña khu«n h×nh hµm

PhÇn nµy tr×nh bµy c¸ch ®-a vµo c¸c tham sè kiÓu trong mét khu«n h×nh hµm,

®Ó ch-¬ng tr×nh biªn dÞch s¶n sinh mét hµm thÓ hiÖn.

C¸c tham sè kiÓu trong ®Þnh nghÜa khu«n h×nh hµm

Mét c¸ch tæng qu¸t, khu«n h×nh hµm cã thÓ cã mét hay nhiÒu tham sè kiÓu,

víi mçi tham sè nµy cã tõ kho¸ class ®i liÒn tr-íc, ch¼ng h¹n nh-:

template <class T, class U> int fct (T a, T *b, U c) {... }

C¸c tham sè nµy cã thÓ ®Ó ë bÊt kú ®©u trong ®Þnh nghÜa cña khu«n h×nh hµm,

nghÜa lµ:

Trong dßng tiªu ®Ò ( nh- ®· chØ ra trong vÝ dô trªn).

Trong c¸c khai b¸o c¸c biÕn côc bé.

Trong c¸c chØ thÞ thùc hiÖn.

(i)

Ch¼ng h¹n:

template <class T, class U> int fct (T a, T *b, U c) {

T x; //biÕn côc bé x kiÓu T

U *adr; //biÕn côc bé adr kiÓu U *

...

adr = new T [10];//cÊp ph¸t mét m¶ng 10 thµnh phÇn kiÓu T ... n = sizeof (T);

}

Ta xem ch-¬ng tr×nh sau:

VÝ dô 6.3

/*templat4.cpp*/

#include <iostream.h>

#include <conio.h>

template <class T, class U> T fct(T x, U y, T z) {

return x + y + z;

}

void main() {

clrscr();

int n= 1, p = 2, q = 3;

-238-

Khu«n h×nh

float x =2.5, y = 5.0;

cout <<fct( n, x, p)<<"\n";// (int) 5

cout <<fct(x, n, y)<<"\n"; // (float)8.5

cout <<fct(n, p, q)<<"\n"; // (int) 6

//cout <<fct(n, p, x)<<"\n"; // lçi

getch();

}

Trong mäi tr-êng hîp, mçi tham sè kiÓu ph¶i xuÊt hiÖn Ýt nhÊt mét lÇn trong

khai b¸o danh s¸ch c¸c tham sè h×nh thøc cña khu«n h×nh hµm. §iÒu ®ã hoµn toµn

logic bêi v× nhê c¸c tham sè nµy, ch-¬ng tr×nh dÞch míi cã thÓ s¶n sinh ra hµm thÓ

hiÖn cÇn thiÕt. §iÒu g× sÏ x¶y ra nÕu trong danh s¸ch c¸c tham sè cña khu«n h×nh

hµm kh«ng cã ®ñ c¸c tham sè kiÓu? HiÓn nhiªn khi ®ã ch-¬ng tr×nh dÞch kh«ng thÓ

x¸c ®Þnh c¸c tham sè kiÓu d÷ liÖu thùc øng víi c¸c tham sè kiÓu h×nh thøc trong

template<...>.

Khu«n h×nh hµm sau ®©y thùc hiÖn trao ®æi néi dung cña hai biÕn.

VÝ dô 6.4

/*templat5.cpp*/

#include <iostream.h>

#include <conio.h>

//®Þnh nghÜa khu«n h×nh hµm ®æi chç néi dung hai biÕn víi kiÓu bÊt kú

template <class X> void swap(X &a, X &b) {

X temp;

temp=a;

a=b;

b=temp;

}

void main() {

clrscr();

int i=10, j=20;

float x=10.1, y=23.1;

cout<<"I J ban dau: "<<i<<" "<<j<<endl;

cout<<"X Y ban dau: "<<x<<" "<<y<<endl;

swap(i,j);//®æi chç hai sè nguyªn

-239-

Khu«n h×nh

swap(x,y); //®æi chç hai sè nguyªn

cout<<"I J sau khi doi cho: "<<i<<" "<<j<<endl;

cout<<"X Y sau khi doi cho: "<<x<<" "<<y<<endl;

getch();

}

I J ban dau: 10 20

X Y ban dau: 10.1 23.1

I J sau khi doi cho: 20 10

X Y sau khi doi cho: 23.1 10.1

Gi¶i thuËt s¶n sinh mét hµm thÓ hiÖn

Trë l¹i khu«n h×nh hµm m in():

template <class T> T min(T a, T b) {

if (a < b) return a;

else return b;

}

Víi c¸c khai b¸o:

int n;

char c;

c©u hái ®Æt ra lµ: ch-¬ng tr×nh dÞch sÏ lµm g× khi gÆp lêi gäi kiÓu nh- lµ

min(n,c)? C©u tr¶ lêi dùa trªn hai nguyªn t¾c sau ®©y:

C++ quy ®Þnh ph¶i cã mét sù t-¬ng øng chÝnh x¸c gi÷a kiÓu cña tham sè

h×nh thøc vµ kiÓu tham sè thùc sù ®-îc truyÒn cho hµm, t¾c lµ ta chØ cã thÓ sö

dông khu«n h×nh hµm min() trong c¸c lêi gäi víi hai tham sè cã cïng kiÓu.

Lêi gäi min(n, c) kh«ng ®-îc chÊp nhËn vµ sÏ g©y ra lçi biªn dÞch.

(ii)

C++ thËm chÝ cßn kh«ng cho phÐp c¸c chuyÓn kiÓu th«ng th-êng nh- lµ: T

thµnh const T hay T[] thµnh T * , nh÷ng tr-êng hîp hoµn toµn ®-îc phÐp trong

®Þnh nghÜa chång hµm.

(iii)

Ta tham kh¶o ®o¹n ch-¬ng tr×nh sau ®©y:

int n;

char c;

unsigned int q;

-240-

Khu«n h×nh

const int r = 10;

int t[10];

int *adi;

...

min (n, c) //lçi

min (n, q) //lçi

min (n, r) //lçi

min (t, adi) //lçi

Khëi t¹o c¸c biÕn cã kiÓu d÷ liÖu chuÈn

Trong khu«n h×nh hµm, tham sè kiÓu cã thÓ t-¬ng øng khi th× mét kiÓu d÷ liÖu

chuÈn, khi th× mét kiÓu d÷ liÖu líp. SÏ lµm g× khi ta cÇn ph¶i khai b¸o bªn trong

khu«n h×nh hµm mét ®èi t-îng vµ truyÒn mét hay nhiÒu tham sè cho hµm thiÕt lËp

cña líp. Xem vÝ dô sau ®©y:

template <class T> fct(T a) {

T x(3);//x lµ mét ®èi t-îng côc bé kiÓu T mµ chóng ta x©y dùng b»ng c¸ch

//truyÒn gi¸ trÞ 3 cho hµm thiÕt lËp ...

}

Khi sö dông hµm fct() cho mét kiÓu d÷ liÖu líp, mäi viÖc ®Òu tèt ®Ñp. Ng-îc

l¹i, nÕu chóng ta cè g¾ng ¸p dông cho mét kiÓu d÷ liÖu chuÈn, ch¼ng h¹n nh- int,

khi ®ã ch-¬ng tr×nh dÞch s¶n sinh ra hµm sau ®©y:

fct( int a) { int x(3); ... }

§Ó cho chØ thÞ

int x(3) ;

kh«ng g©y ra lçi, C++ ®· ngÇm hiÓu c©u lÖnh ®ã nh- lµ phÐp khëi t¹o biÕn x

víi gi¸ trÞ 3, nghÜa lµ:

int x = 3;

Mét c¸ch t-¬ng tù:

double x(3.5); //thay v× double x = 3.5;

char c('e'); //thay v× char c = 'e';

-241-

Khu«n h×nh

C¸c h¹n chÕ cña khu«n h×nh hµm

VÒ nguyªn t¾c, khi ®Þnh nghÜa mét khu«n h×nh hµm, mét tham sè kiÓu cã thÓ

t-¬ng øng víi bÊt kú kiÓu d÷ liÖu nµo, cho dï ®ã lµ mét kiÓu chuÈn hay mét kiÓu

líp do ng-êi dïng ®Þnh nghÜa. Do vËy kh«ng thÓ h¹n chÕ viÖc thÓ hiÖn ®èi víi mét

sè kiÓu d÷ liÖu cô thÓ nµo ®ã. Ch¼ng h¹n, nÕu mét khu«n h×nh hµm cã dßng ®Çu

tiªn:

template <class T> void fct(T)

chóng ta cã thÓ gäi fct() víi mét tham sè víi kiÓu bÊt kú: int,float,int *,int **,

t* (t lµ mét kiÓu d÷ liÖu nµo ®Êy)

Tuy nhiªn, chÝnh ®Þnh nghÜa bªn trong khu«n h×nh hµm l¹i chøa mét sè yÕu tè

cã thÓ lµm cho viÖc s¶n sinh hµm thÓ hiÖn kh«ng ®óng nh- mong muèn. Ta gäi ®ã

lµ c¸c h¹n chÕ cña c¸c khu«n h×nh hµm.

§Çu tiªn, chóng ta cã thÓ cho r»ng mét tham sè kiÓu cã thÓ t-¬ng øng víi mét

con trá. Do ®ã, víi dßng tiªu ®Ò:

template <class T> void fct(T *)

ta chØ cã thÓ gäi fct() víi mét con trá ®Õn mét kiÓu nµo ®ã: int*, int **, t

*, t **.

Trong c¸c tr-êng hîp kh¸c, sÏ g©y ra c¸c lçi biªn dÞch. Ngoµi ra, trong ®Þnh

nghÜa cña mét khu«n h×nh hµm, cã thÓ cã c¸c chØ thÞ kh«ng thÝch hîp ®èi víi mét

sè kiÓu d÷ liÖu nhÊt ®Þnh. Ch¼ng h¹n, khu«n h×nh hµm:

template <class T> T min(T a, T b) {

if (a < b) return a;

else return b;

}

kh«ng thÓ dïng ®-îc nÕu T t-¬ng øng víi mét kiÓu líp trong ®ã phÐp to¸n “<”

kh«ng ®-îc ®Þnh nghÜa chång. Mét c¸ch t-¬ng tù víi mét khu«n h×nh hµm kiÓu:

template <class T> void fct(T) {

... T x(2, 5); /*®èi t-îng côc bé ®-îc khëi t¹o b»ng mét hµm thiÕt lËp víi

hai tham sè*/

}

kh«ng thÓ ¸p dông cho c¸c kiÓu d÷ liÖu líp kh«ng cã hµm thiÕt lËp víi hai

tham sè.

Tãm l¹i, mÆc dï kh«ng tån t¹i mét c¬ chÕ h×nh thøc ®Ó h¹n chÕ kh¶ n¨ng ¸p

dông cña c¸c khu«n h×nh hµm, nh-ng bªn trong mçi mét khu«n h×nh hµm ®Òu cã

-242-

Khu«n h×nh

chøa nh÷ng nh©n tè ®Ó ng-êi ta cã thÓ biÕt ®-îc khu«n h×nh hµm ®ã cã thÓ ®-îc ¸p

dông ®Õn møc nµo.

C¸c tham sè biÓu thøc cña mét khu«n h×nh hµm

Trong ®Þnh nghÜa cña mét khu«n h×nh hµm cã thÓ khai b¸o c¸c tham sè h×nh

thøc víi kiÓu x¸c ®Þnh. Ta gäi chóng lµ c¸c tham sè biÓu thøc. Ch-¬ng tr×nh

templat6.cpp sau ®©y ®Þnh nghÜa mét khu«n h×nh hµm cho phÐp ®Õm sè l-îng

c¸c phÇn tö nul (0 ®èi víi c¸c gi¸ trÞ sè hoÆc NULL nÕu lµ con trá) trong mét b¶ng

víi kiÓu bÊt kú vµ kÝch th-íc nµo ®ã:

VÝ dô 6.5

/*templat6.cpp*/

#include <iostream.h>

#include <conio.h>

template <class T> int compte(T * tab, int n) {

int i, nz = 0;

for (i=0; i<n; i++)

if (!tab[i])

nz++;

return nz;

}

void main() {

clrscr();

int t[5] = {5, 2, 0, 2, 0};

char c[6] = { 0, 12, 0, 0, 0};

cout<<" compte (t) = "<<compte(t, 5)<<"\n";

cout<<" compte (c) = "<<compte(c,6)<<"\n";

getch();

}

compte (t) = 2

compte (c) = 4

Ta cã thÓ nãi r»ng khu«n h×nh hµm compte ®Þnh nghÜa mét hä c¸c hµm

compte trong ®ã kiÓu cña tham sè ®Çu tiªn lµ tuú ý (®-îc x¸c ®Þnh bëi lêi gäi), cßn

kiÓu cña tham sè thø hai ®· x¸c ®Þnh (kiÓu int).

-243-

Khu«n h×nh

§Þnh nghÜa chång c¸c khu«n h×nh hµm

Gièng nh- viÖc ®Þnh nghÜa chång c¸c hµm th«ng th-êng, C++ cho phÐp ®Þnh

nghÜa chång c¸c khu«n h×nh hµm, tøc lµ cã thÓ ®Þnh nghÜa mét hay nhiÒu khu«n

h×nh hµm cã cïng tªn nh-ng víi c¸c tham sè kh¸c nhau. §iÒu ®ã sÏ t¹o ra nhiÒu hä

c¸c hµm (mçi khu«n h×nh hµm t-¬ng øng víi mét hä c¸c hµm). VÝ dô cã ba hä hµm

m in:

Hä thø nhÊt bao gåm c¸c hµm t×m gi¸ trÞ nhá nhÊt trong hai gi¸ trÞ,

Hä thø hai t×m sè nhá nhÊt trong ba sè,

(iv)

(v)

Hä thø ba t×m sè nhá nhÊt trong mét m¶ng.

(vi)

VÝ dô 6.6

/*templat7.cpp*/

#include <iostream.h>

#include <conio.h>

//khu«n h×nh 1

template <class T> T min(T a, T b) {

if (a < b) return a;

else return b;

}

//khu«n h×nh 2

template <class T> T min(T a, T b, T c) {

return min (min (a, b), c);

}

//khu«n h×nh 3

template <class T> T min (T *t, int n) {

T res = t[0];

for(int i = 1; i < n; i++)

if (res > t[i])

res = t[i];

return res;

}

void main() {

clrscr();

int n = 12, p = 15, q = 2;

-244-

Khu«n h×nh

float x = 3.5, y = 4.25, z = 0.25;

int t[6] = {2, 3, 4,-1, 21};

char c[4] = {'w', 'q', 'a', 'Q'};

cout<<“min(n,p) = ”<<min(n,p)<<"\n"; //khu«nh×nh1intmin(int,int)

cout<<“min(n,p,q) = ”<<min(n,p,q)<<"\n";//khu«n h×nh 2 int min(int,int,int)

cout<<“min(x,y) = ”<<min(x,y)<<"\n"; //khu«nh×nh1floatmin(float,float)

cout<<“min(x,y,z) = ”<<min(x,y,z)<<"\n";//khu«nh×nh2floatmin(float,float,float)

cout<<“min(t,6) = ”<<min(t,6)<<"\n"; // khu«n h×nh 3 int min(int *, int)

cout<<“min(c,4) = ”<<min(c,4)<<"\n"; //khu«nh×nh3charmin(char*,int)

getch();

}

min(n,p) = 12

min(n,p,q) = 2

min(x,y) = 3.5

min(x,y,z) = 0.25

min(t,6) = -1

min(c,4) = Q

NhËn xÐt

Còng gièng nh- ®Þnh nghÜa chång c¸c hµm, viÖc ®Þnh nghÜa chång c¸c khu«n

h×nh hµm cã thÓ g©y ra sù nhËp nh»ng trong viÖc s¶n sinh c¸c hµm thÓ hiÖn. Ch¼ng

h¹n víi bèn hä hµm sau ®©y:

template <class T> T fct(T, T) {...}

template <class T> T fct(T *, T) {...}

template <class T> T fct(T, T*) {...}

template <claas T> T fct(T *, T*) {...}

XÐt c¸c c©u lÖnh sau ®©y:

int x;

int y;

-245-

Khu«n h×nh

Lêi gäi

fct(&x, &y)

cã thÓ t-¬ng øng víi khu«n h×nh hµm 1 hay khu«n h×nh hµm 4.

Cô thÓ ho¸ c¸c hµm thÓ hiÖn

Mét khu«n h×nh hµm ®Þnh nghÜa mét hä c¸c hµm dùa trªn mét ®Þnh nghÜa

chung, nãi c¸ch kh¸c chóng thùc hiÖn theo cïng mét gi¶i thuËt. Trong mét sè

tr-êng hîp, sù tæng qu¸t nµy cã thÓ chÞu “rñi ro”, ch¼ng h¹n nh- trong tr-êng hîp

¸p dông khu«n h×nh hµm min cho kiÓu char* nh- ®· nãi ë trªn. Kh¸i niÖm cô thÓ

ho¸, ®-a ra mét gi¶i ph¸p kh¾c phôc c¸c “rñi ro” kiÓu nh- trªn. C++ cho phÐp ta

cung cÊp, ngoµi ®Þnh nghÜa cña mét khu«n h×nh hµm, ®Þnh nghÜa cña mét sè c¸c

hµm cho mét sè kiÓu d÷ liÖu cña tham sè. Ta xÐt ch-¬ng tr×nh vÝ dô sau ®©y:

VÝ dô 6.7

/*templat8.cpp*/

#include <iostream.h>

#include <string.h>

#include <conio.h>

//khu«n h×nh hµm min

template <class T> T min (T a, T b) {

if (a < b) return a;

else return b;

}

//hµm min cho kiÓu x©u ký tù

char * min (char *cha, char *chb) {

if (strcmp(cha, chb) <0) return cha;

else return chb;

}

void main() {

clrscr();

int n= 12, p = 15;

char *adr1= "DHBK", *adr2 ="CD2D";

cout<<"min(n, p) = "<<min(n, p)<<"\n"; //khu«n h×nh hµm

cout<<"min(adr1,adr2) = "<<min(adr1,adr2)<<endl; //hµm char * min (char *,

-246-

Khu«n h×nh

//char *)

getch();

}

min(n, p) = 12

min(adr1,adr2) = CD2D

Nh- vËy, b¶n chÊt cña cô thÓ ho¸ khu«n h×nh hµm lµ ®Þnh nghÜa c¸c hµm th«ng

th-êng cã cïng tªn víi khu«n h×nh hµm ®Ó gi¶i quyÕt mét sè tr-êng hîp rñi ro khi

ta ¸p dông khu«n h×nh hµm cho mét sè kiÓu d÷ liÖu ®Æc biÖt nµo ®ã.

Tæng kÕt vÒ c¸c khu«n h×nh hµm

Mét c¸ch tæng qu¸t, ta cã thÓ ®Þnh nghÜa mét hay nhiÒu khu«n h×nh cïng tªn,

mçi khu«n h×nh cã c¸c tham sè kiÓu còng nh- lµ c¸c tham sè biÓu thøc riªng. H¬n

n÷a, cã thÓ cung cÊp c¸c hµm th«ng th-êng víi cïng tªn víi mét khu«n h×nh hµm;

trong tr-êng hîp nµy ta nãi ®ã lµ sù cô thÓ ho¸ mét hµm thÓ hiÖn.

Trong tr-êng hîp tæng qu¸t khi cã ®ång thêi c¶ hµm ®Þnh nghÜa chång vµ

khu«n h×nh hµm, ch-¬ng tr×nh dÞch lùa chän hµm t-¬ng øng víi mét lêi gäi hµm

§Çu tiªn, kiÓm tra tÊt c¶ c¸c hµm th«ng th-êng cïng tªn vµ chó ý ®Õn sù

t-¬ng øng chÝnh x¸c; nÕu chØ cã mét hµm phï hîp, hµm ®ã ®-îc chän; cßn nÕu

cã nhiÒu hµm cïng tho¶ m·n (cã sù nhËp nh»ng) sÏ t¹o ra mét lçi biªn dÞch vµ

qu¸ tr×nh t×m kiÕm bÞ gi¸n ®o¹n.

(vii)

NÕu kh«ng cã hµm th«ng th-êng nµo t-¬ng øng chÝnh x¸c víi lêi gäi, khi

(viii)

®ã ta kiÓm tra tÊt c¶ c¸c khu«n h×nh hµm cã cïng tªn víi lêi gäi; nÕu chØ cã

mét t-¬ng øng chÝnh x¸c ®-îc t×m thÊy, hµm thÓ hiÖn t-¬ng øng ®-îc s¶n sinh

vµ vÊn ®Ò ®-îc gi¶i quyÕt; cßn nÕu cã nhiÒu h¬n mét khu«n h×nh hµm( cã sù

Cuèi cïng, nÕu kh«ng cã khu«n h×nh hµm phï hîp, ta kiÓm tra mét lÇn n÷a

tÊt c¶ c¸c hµm th«ng th-êng cïng tªn víi lêi goi. Trong tr-êng hîp nµy chóng

ta ph¶i t×m kiÕm sù t-¬ng øng dùa vµo c¶ c¸c chuyÓn kiÓu cho phÐp trong

C/C++.

(ix)

KHU«N h×nh líp

Khu«n h×nh líp lµ g×?

Bªn c¹nh kh¸i niÖm khu«n h×nh hµm, C++ cßn cho phÐp ®Þnh nghÜa khu«n

khu«n h×nh líp mét lÇn råi sau ®ã cã thÓ ¸p dông chóng víi c¸c kiÓu d÷ liÖu kh¸c

nhau ®Ó ®-îc c¸c líp thÓ hiÖn kh¸c nhau.

-247-

Khu«n h×nh

T¹o mét khu«n h×nh líp

hµm thµnh phÇn ):

class point {

int x, y;

public:

point (int abs =0, int ord =0);

void display();

//...

};

Trong vÝ dô nµy, ta ®Þnh nghÜa mét líp c¸c ®iÓm cã to¹ ®é nguyªn. NÕu muèn

to¹ ®é ®iÓm cã kiÓu d÷ liÖu kh¸c (float, double, long, unsigned int) ta ph¶i

®Þnh nghÜa mét líp kh¸c b»ng c¸ch thay thÕ, trong ®Þnh nghÜa líp point, tõ kho¸ int

b»ng tõ kho¸ t-¬ng øng víi kiÓu d÷ liÖu mong muèn.

§Ó tr¸nh sù trïng lÆp trong c¸c t×nh huèng nh- trªn, ch-¬ng tr×nh dÞch C++

cho phÐp ®Þnh nghÜa mét khu«n h×nh líp vµ sau ®ã, ¸p dông khu«n h×nh líp nµy víi

c¸c kiÓu d÷ liÖu kh¸c nhau ®Ó thu ®-îc c¸c líp thÓ hiÖn nh- mong muèn:

template <class T> class point {

T x; T y;

public:

point (T abs=0, T ord=0);

void display();

};

Còng gièng nh- c¸c khu«n h×nh hµm, tËp hîp template<class T> x¸c ®Þnh

r»ng ®ã lµ mét khu«n h×nh trong ®ã cã mét tham sè kiÓu T; Còng cÇn ph¶i nh¾c l¹i

r»ng, C++ sö dông tõ kho¸ class chØ ®Ó nãi r»ng T ®¹i diÖn cho mét kiÓu d÷ liÖu

nghÜa bªn trong ®Þnh nghÜa líp tr-êng hîp nµy kh«ng cã g× thay ®æi. XÐt ®Þnh nghÜa

template <class T> class point {

T x; T y;

public:

point(T abs=0, T ord=0) {

-248-

Khu«n h×nh

x = abs; y = ord;

}

...

};

(ii) Ng-îc l¹i, khi ®Þnh nghÜa cña hµm thµnh phÇn n»m ngoµi ®Þnh nghÜa líp,

khi ®ã cÇn ph¶i “nh¾c l¹i” cho ch-¬ng tr×nh dÞch biÕt: c¸c tham sè kiÓu cña khu«n

h×nh líp, cã nghÜa lµ ph¶i nh¾c l¹i: template <class T> tr-íc ®Þnh nghÜa hµm,

cßn tªn cña khu«n h×nh líp ®-îc viÕt nh- lµ point<T>

Tãm l¹i, dßng tiªu ®Ò ®Çy ®ñ cho hµm thµnh phÇn display() cña khu«n h×nh

hµm point nh- sau:

template <class T> void point<T>::display()

#include <iostream.h>

//t¹o khu«n h×nh hµm

template <class T> class point { T x, y;

public:

// ®Þnh nghÜa hµm thµnh phÇn ë bªn trong khu«n h×nh líp

point(T abs = 0, T ord = 0) {

x = abs; y = ord;

}

void display();

};

// ®Þnh nghÜa hµm thµnh phÇn ë bªn ngoµi khu«n h×nh líp

template <class T> void point<T>::display() {

cout<<"Toa do: "<<x<<" "<<y<<"\n";

}

Sö dông khu«n h×nh líp

Mét khi khu«n h×nh líp point ®· ®-îc ®Þnh nghÜa, mét khai b¸o nh- :

point<int> ai;

-249-

Khu«n h×nh

khai b¸o mét ®èi t-îng ai cã hai thµnh phÇn to¹ ®é lµ kiÓu nguyªn (int). §iÒu

®ã cã nghÜa lµ point<int> cã vai trß nh- mét kiÓu d÷ liÖu líp; ng-êi ta gäi nã lµ

mét líp thÓ hiÖn cña khu«n h×nh líp point. Mét c¸ch tæng qu¸t, khi ¸p dông mét

kiÓu d÷ liÖu nµo ®ã víi khu«n h×nh líp point ta sÏ cã ®-îc mét líp thÓ hiÖn t-¬ng

øng víi kiÓu d÷ liÖu. Nh- vËy:

point<double> ad;

®Þnh nghÜa mét ®èi t-îng ad cã c¸c to¹ ®é lµ sè thùc; cßn víi point<double>

®ãng vai trß mét líp vµ ®-îc gäi lµ mét líp thÓ hiÖn cña khu«n h×nh líp point.

Trong tr-êng hîp cÇn ph¶i truyÒn c¸c tham sè cho c¸c hµm thiÕt lËp, ta lµm

b×nh th-êng. VÝ dô:

point<int> ai(3,5);

point<double> ad(2.5,4.4);

VÝ dô sö dông khu«n h×nh líp

Ta xÐt vÝ dô sau:

VÝ dô 6.8

/*templat9.cpp*/

#include <iostream.h>

#include <conio.h>

//t¹o mét khu«n h×nh líp

template <class T> class point {

T x, y;

public:

point(T abs = 0, T ord = 0) {

x = abs; y = ord;

}

void display() {

cout<<"Toa do: "<<x<<" "<<y<<"\n";

}

};

void main() {

clrscr();

-250-

Khu«n h×nh

point<int> ai(3,5); ai.display();

point<char> ac('d','y'); ac.display();

point<double> ad(3.5, 2.3); ad.display();

getch();

}

Toa do: 3 5

Toa do: d y

Toa do: 3.5 2.3

C¸c tham sè trong khu«n h×nh líp

Hoµn toµn gièng nh- khu«n h×nh hµm, c¸c khu«n h×nh líp cã thÓ cã c¸c tham

sè kiÓu vµ tham sè biÓu thøc. Trong phÇn nµy ta bµn vÒ c¸c tham sè kiÓu; cßn c¸c

tham sè biÓu thøc sÏ ®-îc nãi trong phÇn sau. Tuy cã nhiÒu ®iÓm gièng nhau gi÷a

khu«n h×nh hµm vµ khu«n h×nh líp, nh-ng c¸c rµng buéc ®èi víi c¸c kiÓu tham sè

l¹i kh«ng nh- nhau.

Sè l-îng c¸c tham sè kiÓu trong mét khu«n h×nh líp

XÐt vÝ dô khai b¸o sau:

template <class T, class U, class V> //danh s¸ch ba tham sè kiÓu

class try {

T x;

U t[5];

...

V fm1 (int, U);

...

};

S¶n sinh mét líp thÓ hiÖn

Mét líp thÓ hiÖn ®-îc khai b¸o b»ng c¸ch liÖt kª ®»ng sau tªn khu«n h×nh líp

c¸c tham sè thùc (lµ tªn c¸c kiÓu d÷ liÖu) víi sè l-îng b»ng víi sè c¸c tham sè

vÒ líp thÓ hiÖn cña khu«n h×nh líp try:

try <int, float, int> // líp thÓ hiÖn víi ba tham sè int, float, int

try <int,int *, double>// líp thÓ hiÖn víi ba tham sè int, int *, double

-251-

Khu«n h×nh

try <char *, int, obj> // líp thÓ hiÖn víi ba tham sè char *, int, obj

Trong dßng cuèi ta cuèi gi¶ ®Þnh objlµ mét kiÓu d÷ liÖu ®· ®-îc ®Þnh nghÜa

tr-íc ®ã. ThËm chÝ cã thÓ sö dông c¸c líp thÓ hiÖn ®Ó lµm tham sè thùc cho c¸c líp

thÓ hiÖn kh¸c, ch¼ng h¹n:

try <float, point<int>, double>

try <point<int>,point<float>, char *>

CÇn chó ý r»ng, vÊn ®Ò t-¬ng øng chÝnh x¸c ®-îc nãi tíi trong c¸c khu«n h×nh

hµm kh«ng cßn hiÖu lùc víi c¸c khu«n h×nh líp. Víi c¸c khu«n h×nh hµm, viÖc s¶n

sinh mét thÓ hiÖn kh«ng chØ dùa vµo danh s¸ch c¸c tham sè cã trong

template<...> mµ cßn dùa vµo danh s¸ch c¸c tham sè h×nh thøc trong tiªu ®Ò cña

hµm.

Mét tham sè h×nh thøc cña mét khu«n h×nh hµm cã thÓ cã kiÓu, lµ mét líp

thÓ hiÖn nµo ®ã, ch¼ng h¹n:

template <class T> void fct(point<T>) { ... }

ViÖc khëi t¹o míi c¸c kiÓu d÷ liÖu míi vÉn ¸p dông ®-îc trong c¸c khu«n h×nh

líp. Mét khu«n h×nh líp cã thÓ cã c¸c thµnh phÇn(d÷ liÖu hoÆc hµm) static. Trong

tr-êng hîp nµy, cÇn ph¶i biÕt r»ng, mçi thÓ hiÖn cña líp cã mét tËp hîp c¸c thµnh

phÇn static cña riªng m×nh:

C¸c tham sè biÓu thøc trong khu«n h×nh líp

Mét khu«n h×nh líp cã thÓ chøa c¸c tham sè biÓu thøc. So víi khu«n h×nh hµm,

kh¸i niÖm tham sè biÓu thøc trong khu«n h×nh líp cã mét sè ®iÓm kh¸c biÖt: tham

sè thùc tÕ t-¬ng øng víi tham sè biÓu thøc ph¶i lµ mét h»ng sè.

Gi¶ sö r»ng ta muèn ®Þnh nghÜa mét líp table ®Ó thao t¸c trªn c¸c b¶ng chøa

c¸c ®èi t-îng cã kiÓu bÊt kú. Mét c¸ch tù nhiªn ta nghÜ ngay ®Õn viÖc t¹o mét

khu«n h×nh líp víi mét tham sè kiÓu. §ång thêi cßn cã thÓ dïng mét tham sè thø

hai ®Ó x¸c ®Þnh sè thµnh phÇn cña m¶ng. Trong tr-êng hîp nµy, ®Þnh nghÜa cña

khu«n h×nh líp cã d¹ng nh- sau:

template <class T, int n> class table {

T tab[n];

public:

...

};

Danh s¸ch c¸c tham sè (template<...>) chøa hai tham sè víi ®Æc ®iÓm kh¸c

nhau hoµn toµn: mét tham sè kiÓu ®-îc x¸c ®inh bëi tõ kho¸ class, mét tham sè

-252-

Giáo trình Lập trình hướng đối tượng với C++ - Chương 6: Khuôn hình