De koektrommel of de grabbelton

1
De koektrommel of de grabbelton

• Een presentatie over Templates
• Door Paul Bouman

2
Abstracte Datatypes

• Algemene ideeën over de opslag van gegevens.
• Toepasbaar op allerlei soorten data.
• Voorbeelden zijn terug te vinden in ontelbare
  informatica boeken.
• Gebruikt in talloze algortimen

• Stack
• Heap
• Tree
• List
• Map
• Queue

3
Voorbeeld List met alleen add

• Class IntList
• Node first, last
• List()
• add(int i)
• Node n new Node(i)
• last.next n
• n.prev last
• last n
• Class Node
• int inhoud Node prev Node next

4
We willen een Koektrommel

5
Nadelen

• Bijna identieke code voor het opslaan van ints en
  koeken.
• Als we iets willen veranderen in onze lijst,
  moeten we dat nu op twee plekken doen!
• Bij grote projecten met niet alleen ints en
  koeken, krijg je nog veel meer identieke code.

6
Oplossing 1 Smalltalk stijl
Class ObjectList Node first, last
List() add(Object i) Node n new
Node(i) last.next n n.prev last last
n Class Node Object inhoud Node
prev, next

• Object-georienteerde talen kennen type
  overerving
• Laat alle objecten afstammen van één type
  (bijvoorbeeld Object)
• Laat de datastructuur werken met Objecten in
  plaats van met ints of Koeken.

7
Probleem 1 Klassen van anderen

• In C stammen klassen NIET automatisch van één
  ouder af.
• Je kunt er zelf voor zorgen.
• Maar wat bij bibliotheken die dat niet doen?

8
Oplossing Multiple Inheritance
Object
Is dit wat we willen? Je ziet door de bomen het
bos niet meer!
9
Probleem 2 Bugs
List koek1 new List() List koek2 new
List() KokosMakroon km, ab, fg BokkenPoot bp,
rs, pq koek1.add(km) koek1.add(km) koek1.add(km
) koek1.add(km) koek1.add(km) koek1.add(km)
List koek1 new List() List koek2 new
List() KokosMakroon km, ab, fg BokkenPoot bp,
rs, pq koek1.add(km) koek1.add(ab) koek1.add(fg
) koek1.add(bp) koek1.add(rs) koek1.add(pq)
List koek1 new List() List koek2 new
List() KokosMakroon km, ab, fg BokkenPoot bp,
rs, pq koek1.add(km) koek1.add(ab) koek1.add(fg
) koek1.add(bp) koek1.add(rs) koek1.add(pq)

• Bij het ophalen van Objecten uit de
  datastructuren moet er gecast worden.
• Hierdoor kunnen er fouten in het programma slopen
  die pas ontdekt worden tijdens het uitvoeren.

10
Templates

• Vaak wordt duplicatie van code voorkomen met
  parametrisatie.
• In C kan dat met behulp van Templates
• In Java (vanaf 1.5) tegenwoordig ook met behulp
  van Generics
• De twee hebben grote verschillen, maar die vallen
  niet direct op voor de programmeur.

11
Hoe werkt het?
Stap 3 De compiler kopieert de code van List
voor elke klasse die je gebruikt.
12
Templates vs. Generics

• Templates maken object code voor elke combinatie
  van parameters.
• Je moet je broncode distribueren en bij het
  compilen gelinked worden.

• Generics leiden tot één generiek stuk object
  code.
• Objectcode is daarom distribueerbaar en kan
  runtime gelinked worden.

13
Templates vs. Generics (2)

• Templates kunnen andere parameters krijgen dan
  typen.
• Hierdoor is het mogelijk om Template
  Metaprogramming toe te passen.
• Dit is turing compleet!

• Bij generics is het alleen mogelijk om types als
  parameter mee te geven.

Voor meer informatie over niet-type parameters
bij Templates en Template Meta Programming
verwijs ik graag naar het boek Thinking in C
Volume 2 van Bruce Eckel en de Wikipedia Pagina
over Template Metaprogamming.
14
Conclusie

• Met templates kan code duplicatie voorkomen
  worden.
• Met templates kan je een erg ingewikkelde
  multiple inheritance structuur voorkomen.
• Met templates worden types bij het compilen
  gecontroleerd.
• Hierdoor wordt het makkelijker bekende
  datastructuren en algoritmes op nieuwe problemen
  toe te passen.