Виталий Ткаченко - Обратные вызовы в C++

Обозначенная выше проблема в рамках параметрического полиморфизма решается просто: код оформляется в виде шаблона, параметрами шаблона выступают типы данных. При инстанциировании шаблона генерируется код, в который подставляются соответствующие типы.

Поясним сказанное на примере. Предположим, мы реализовали алгоритм сортировки пузырьком (Листинг 31).

void sort_bubble(int* data, size_t size)

{

for (size_t i = 0; i < size – 1; i++)

{

for (size_t j = 0; j < size – i – 1; j++)

{

if (data[j + 1] < data[j])

{

int temp = data[j];

data[j] = data[j + 1];

data[j + 1] = temp;

}

}

}

}

Описанный код работает с числами. Параметризуем типы (Листинг 32):

template // (1)

void sort_bubble(Data* data, size_t size) // (2)

{

for (size_t i = 0; i < size – 1; i++)

{

for (size_t j = 0; j < size – i – 1; j++)

{

if (data[j + 1] < data[j])

{

Data temp = data[j]; // (3)

data[j] = data[j + 1];

data[j + 1] = temp;

}

}

}

}

По сравнению с предыдущим листингом изменений здесь совсем немного: в строке 1 объявлен параметр шаблона для типа данных, в реализации функции вместо типа данных подставляется параметр шаблона (строки 2 и 3). Теперь мы можем делать сортировку для любого типа данных: мы просто вызываем функцию и передаем ей требуемую переменную-массив, а компилятор сгенерирует код для соответствующего массива.

После описанной модификации первоначального кода у нас остается одна проблема: как выполнять операции сравнения для нечисловых данных, например, структур? Ведь алгоритм не знает, да и не должен знать, по каким правилам нужно их сравнивать. Выход очевидный – делегировать эти операции создателю данных. Для этого будем использовать обратный вызов «вычисление по запросу» (п. 1.2.2). Параметрами вызова будут экземпляры данных, а возвращать он будет результат сравнения. Оформленный таким образом вызов называется предикатом.

Предикат– это выражение, принимающее одну или более величину и возвращающее результат булевого типа.

Объявим предикат как дополнительный параметр шаблона (Листинг 33).

template // (1)

void sort_bubble(Data* data, size_t size, Predicate less) // (2)

{

for (size_t i = 0; i < size – 1; i++)

{

for (size_t j = 0; j < size – i – 1; j++)

{

if (less (data[j + 1], data[j])) // (3)

{

Data temp = data[j];

data[j] = data[j + 1];

data[j + 1] = temp;

}

}

}

}

По сравнению с предыдущим кодом из Листинг 32 изменения здесь следующие: в объявлении шаблона (строка 1) объявлен дополнительный параметр – предикат, в функции шаблона (строка 2) предикат объявляется как дополнительный входной параметр, в строке 3 вместо операции сравнения происходит вычисление предиката.

В качестве предикатов могут использоваться:

• глобальные функции;

• статические функции класса;

• перегруженные операторы;

• лямбда-выражения.

В Листинг 34 продемонстрировано использование предикатов различных типов.

struct DBRecord // (1)

{

char firstName[50];

char lastName[50];

};

bool CompareByFirstName(const DBRecord& rec1, const DBRecord& rec2) // (2)

{

return strcmp(rec1.firstName, rec2.firstName) < 0;

}

bool CompareByLastName(const DBRecord& rec1, const DBRecord& rec2) // (3)

{

return strcmp(rec1.lastName, rec2.lastName) < 0;

}

class SortRules // (4)

{

public:

enum {SORT_ASC = 1, SORT_DESC = 2} sortDirect; // (5)

enum { SORT_FIRST_NAME = 1, SORT_LAST_NAME = 2 } sortWhat; // (6)

bool operator () (const DBRecord& rec1, const DBRecord& rec2) const // (7)

{

if (sortDirect == SORT_ASC)

{

if (sortWhat == SORT_FIRST_NAME)

{

return strcmp(rec1.firstName, rec2.firstName) < 0;

}

else

{

return strcmp(rec1.lastName, rec2.lastName) < 0;

}

}

else

{

if (sortWhat == SORT_FIRST_NAME)

{

return strcmp(rec1.firstName, rec2.firstName) > 0;

}

else

{

return strcmp(rec1.lastName, rec2.lastName) > 0;

}

}

}

};

int main()

{

DBRecord dbRecArray[10]; // (8)

//Read from database

sort_bubble(dbRecArray, 10, CompareByFirstName); // (9)

sort_bubble(dbRecArray, 10, CompareByLastName); // (10)

sort_bubble(dbRecArray, 10, [](const DBRecord& rec1, const DBRecord& rec2) // (11)

{

return strcmp(rec1.firstName, rec2.firstName) < 0;

});

sort_bubble(dbRecArray, 10, [](const DBRecord& rec1, const DBRecord& rec2) // (12)

{

return strcmp(rec1.lastName, rec2.lastName) < 0;

});

SortRules rules; // (13)

rules.sortWhat = SortRules::SORT_LAST_NAME; // (14)

rules.sortDirect = SortRules::SORT_ASC; // (15)

sort_bubble(dbRecArray, 10, rules); // (16)

}

В строке 8 объявлен массив структур, сами структуры объявлены в строке 1 (предположим, что это записи базы данных). В строке 9 и 10 происходит сортировка массива с использованием предикатов в виде внешней функции, в строках 11 и 12 – в виде лямбда-выражений.

В строке 13 объявлен предикат как экземпляр класса. Если посмотреть объявление класса (строка 4), то можно увидеть, что он позволяет осуществлять настройку правил: в строке 5 имеется переменная для настройки порядка сортировки (возрастание либо убывание), в строке 6 имеется переменная для настройки поля сортировки. В строке 7 реализован перегруженный оператор, который в соответствии с настроенными правилами вычисляет, является ли первый элемент меньше второго. В строках 14 и 15 производится настройка предиката, в строке 16 – сортировка в соответствии с заданными правилами.

Итак, мы рассмотрели, как с помощью предикатов реализуется операция вычисления меньшего из двух элементов. Но далеко не всегда требуется сортировать сложные структуры данных, зачастую это всего лишь обычные числовые значения. В этом случае придется объявлять предикат с тривиальной реализацией (сравнить два числа). Может также случиться, что у нас в объявлении элемента данных уже реализован перегруженный оператор сравнения, тогда в предикате придется дублировать его код. Всего этого можно избежать, если объявить предикат, который будет использоваться по умолчанию. Реализация приведена в Листинг 35.

template // (1)

struct default_less

{

bool operator()(const Data& x, const Data& y) // (2)

{

return x < y;