Sınıf Şablonları

Coddy'nin C++ Journey'sinin Nesne Yönelimli Programlama bölümünün bir parçası — ders 65 / 104.

Fonksiyon şablonlarının türden bağımsız fonksiyonlar yazmanıza olanak tanıdığı gibi, sınıf şablonları da türden bağımsız sınıflar oluşturmanıza olanak tanır. std::vector gibi konteynerler bu şekilde çalışır; yapıyı bir kez tanımlarsınız ve derleyici kullandığınız her tür için özel sürümler üretir.

template <typename T>
class Box {
    T value;
public:
    Box(T v) : value(v) {}
    T getValue() const { return value; }
    void setValue(T v) { value = v; }
};

int main() {
    Box<int> intBox(42);
    Box<std::string> strBox("Hello");
    
    std::cout << intBox.getValue() << std::endl;  // 42
    std::cout << strBox.getValue() << std::endl;  // Hello
}

Fonksiyon şablonlarının aksine, sınıf şablonlarından nesneler oluştururken açılı ayraçlar kullanarak türü açıkça belirtmelisiniz. Derleyici daha sonra o belirli tür için eksiksiz bir sınıf tanımı oluşturur.

Sınıf şablonları birden fazla tür parametresine ve hatta tam sayılar gibi tür olmayan parametrelere sahip olabilir:

template <typename T, int Size>
class FixedArray {
    T data[Size];
public:
    T& operator[](int index) { return data[index]; }
    int size() const { return Size; }
};

FixedArray<double, 5> arr;  // 5 double'lık dizi
arr[0] = 3.14;

Üye fonksiyonları sınıf dışında tanımlarken, şablon bildirimini (template declaration) tekrarlamanız gerekir:

template <typename T>
class Container {
    T* data;
public:
    Container();
    ~Container();
};

template <typename T>
Container<T>::Container() : data(nullptr) {}

template <typename T>
Container<T>::~Container() { delete data; }

Sınıf şablonları, C++'da genel programlamanın temelini oluşturur ve her türle çalışan yeniden kullanılabilir veri yapıları yazmanıza olanak tanır.

Görev

Kolay

Herhangi bir veri türünü tutabilen esnek bir kapsayıcı oluşturmak için sınıf şablonlarını (class templates) kullanarak genel bir depolama sistemi inşa edelim. Şablon sınıfınızı bir başlık dosyasında düzenleyecek ve ana programınızda farklı türlerle çok yönlülüğünü göstereceksiniz.

İki dosya oluşturacaksınız:

Storage.h: Bazı yararlı işlemlerle birlikte tek bir değer için basit bir kapsayıcı görevi gören Storage adlı bir sınıf şablonu tanımlayın:
Storage şablonunuz şunlara sahip olmalıdır:
- Saklanan değeri tutmak için özel (private) bir üye
- Başlangıç değeri alan bir yapıcı (constructor)
- Saklanan değeri döndüren bir getValue() metodu
- Saklanan değeri güncelleyen bir setValue() metodu
- Eğer değer, T türünün varsayılan oluşturulmuş (default-constructed) değerine eşitse true, aksi takdirde false döndüren bir isEmpty() metodu
Ayrıca, birbiriyle ilişkili iki değeri saklayan, iki tür parametresine sahip Pair adlı bir sınıf şablonu oluşturun:
- Birinci ve ikinci değerler için (potansiyel olarak farklı türlerde) özel (private) üyeler
- Her iki değeri de başlatan bir yapıcı (constructor)
- Her bir değeri almak için getFirst() ve getSecond() metodları
- Şunu yazdıran bir display() metodu: (<first>, <second>)
main.cpp: Dört girdi okuyun (her biri ayrı bir satırda):
1. Bir tam sayı (integer) değeri
2. Yeni bir tam sayı değeri
3. Bir dize (string) değeri
4. Bir ondalıklı sayı (double) değeri
Şablonlarınızı şu şekilde gösterin:
1. İlk tam sayı ile bir Storage<int> oluşturun ve şunu yazdırın: Int storage: <value>
2. setValue() kullanarak ikinci tam sayı ile güncelleyin, ardından şunu yazdırın: Updated: <value>
3. Dize girdisi ile bir Storage<std::string> oluşturun ve şunu yazdırın: String storage: <value>
4. Dize depolamasının boş olup olmadığını kontrol edin ve şunu yazdırın: Is empty: <true/false> (true veya false yazdırın)
5. Dize ve ondalıklı sayı değerleri ile bir Pair<std::string, double> oluşturun, ardından display() metodunu çağırın
6. Her iki tam sayı girdisi ile bir Pair<int, int> oluşturun, ardından display() metodunu çağırın

Örneğin, 42, 100, Hello ve 3.14 girdileriyle:

Int storage: 42
Updated: 100
String storage: Hello
Is empty: false
(Hello, 3.14)
(42, 100)

Aynı Storage şablonunun tam sayılar ve dizelerle nasıl sorunsuz çalıştığına ve Pair yapısının farklı türleri nasıl bir araya getirebildiğine dikkat edin. Derleyici, kullandığınız her tür kombinasyonu için ayrı sınıf tanımları oluşturur. Tek tür şablonları için template <typename T> sözdizimini, birden fazla tür parametresine sahip şablonlar için ise template <typename T, typename U> sözdizimini kullanmayı unutmayın.

Kopya kağıdı

Sınıf şablonları, türden bağımsız sınıflar oluşturmanıza olanak tanır. Derleyici, kullandığınız her tür için özel sürümler oluşturur.

Temel Sınıf Şablonu

template <typename T>
class Box {
    T value;
public:
    Box(T v) : value(v) {}
    T getValue() const { return value; }
    void setValue(T v) { value = v; }
};

Sınıf şablonlarından nesne oluştururken, açılı ayraçları kullanarak türü açıkça belirtmelisiniz:

Box<int> intBox(42);
Box<std::string> strBox("Hello");

Birden Fazla Tür Parametresi

Sınıf şablonları birden fazla tür parametresine sahip olabilir:

template <typename T, typename U>
class Pair {
    T first;
    U second;
public:
    Pair(T f, U s) : first(f), second(s) {}
};

Tür Olmayan Parametreler

Şablonlar ayrıca tam sayılar gibi tür olmayan parametreleri de kabul edebilir:

template <typename T, int Size>
class FixedArray {
    T data[Size];
public:
    int size() const { return Size; }
};

FixedArray<double, 5> arr;  // Array of 5 doubles

Üye Fonksiyonları Sınıf Dışında Tanımlama

Üye fonksiyonları sınıf dışında tanımlarken, şablon bildirimini tekrarlayın:

template <typename T>
class Container {
    T* data;
public:
    Container();
    ~Container();
};

template <typename T>
Container<T>::Container() : data(nullptr) {}

template <typename T>
Container<T>::~Container() { delete data; }

Kendin dene

#include <iostream>
#include <string>
#include "Storage.h"

using namespace std;

int main() {
    // Girdileri oku
    int intValue1;
    int intValue2;
    string strValue;
    double doubleValue;
    
    cin >> intValue1;
    cin >> intValue2;
    cin >> strValue;
    cin >> doubleValue;
    
    // TODO: İlk tam sayı ile Storage<int> oluştur ve yazdır: Int storage: <value>
    
    // TODO: setValue() kullanarak ikinci tam sayı ile güncelle, yazdır: Updated: <value>
    
    // TODO: String girdisi ile Storage<std::string> oluştur, yazdır: String storage: <value>
    
    // TODO: String deposunun boş olup olmadığını kontrol et, yazdır: Is empty: true/false
    
    // TODO: String ve double ile Pair<std::string, double> oluştur, display() fonksiyonunu çağır
    
    // TODO: Her iki tam sayı ile Pair<int, int> oluştur, display() fonksiyonunu çağır
    
    return 0;
}