テンプレート

C++で連結リストを作ってみよう．オーソドックスに作ればこんな感じになる．

class List {
  protected:
    int nakami;
    List *next;
  public:
    ....
};

このリストでは，中身(nakami)は整数型だ．しかし，実際にリストに 入れたいものはさまざまだから，中身ごとにクラスを作り直さなけれ ばならない．こんなときは，継承を使って記述をシンプルにすることが できる．

class ListBase {
  protected:
    ListBase *next;
  public:
    ....
};

class IntList : public ListBase {
  pritected:
    int nakami;
  public:
    ...
};

これで良さそうだが，ちょっと問題が出てくる．例として， リストの全要素を表示するメンバ関数を作ってみよう．

class IntList {
    ...
  public:
    ...
    void print() {
        IntList *p = this;
        while (p) {
            printf("%d¥n",p->nakami);
            p = (IntList*)next;
        }
    }
};

nextの型はListBase*なので，IntListの中で nextを使う場合には，常にIntList*にキャストしなければならない． この程度の例なら抜け道はあるが，本質的にはリストをたどる処理を するたびにキャストが必要になる．これでは，せっかく継承を使っても， とても使いやすいとはいえない．また，リストの要素から値を取り出したり， また値をセットしたりする操作は，派生クラスごとに書き直さなければならない．

こんなときに便利な機能としてテンプレートがある．テンプレートを使って リストを書くと，こんな感じになる．

template <class T>
class List {
  protected:
    T nakami;
    List<T> *next;
  public:
    List(T& x, List<T>* n) { nakami = x; next = n; }
    ‾List() { delete n; }
    ....
};

template<class T>のTはパラメータで，これを実際に使う 時には，List<int>とかList<double>のように，<> の中に具体的な型が入る．テンプレートを記述しておくと，<> の中に入れた型ごとに，それぞれのクラスを記述したのと同じ効果を持つ． したがって，リストの中身ごとにクラスを派生させる必要はなく， 使った時点で自動的にクラスが生成される．なお，テンプレートは マクロと同じように作用するので，あらかじめコンパイルしておくことは できない．通常は，ヘッダファイルに記述される．

複数のファイルで，同じテンプレートから同じクラスを派生させたときに， テンプレートから生成されたメンバ関数の記述がどうコンパイルされるかは， コンパイラの実装に依存する．賢いコンパイラの場合，最終的に統合される ファイル全体を見て，おなじクラスは１回しか生成されないようにしてくれる． 賢くないコンパイラの場合，全く同じ関数がファイルごとに生成されるので， できた実行ファイルは無駄が多いものになってしまう．

なお，テンプレートでは，クラス名だけではなく，整数もパラメータに することができる．