C++

テンプレート

詳細は「テンプレート (プログラミング)」を参照

C++ではテンプレートを使ってジェネリックプログラミングができる。C++は関数テンプレートとクラステンプレートの両方をサポートしている。テンプレートは型、コンパイル時定数またはその他のテンプレートによってパラメタライズできる。テンプレートはコンパイル時にインスタンス化される。コンパイラは関数やクラスをインスタンス化するためにテンプレート仮引数を特定の値に置き換える。テンプレートはジェネリックプログラミングテンプレートメタプログラミング、コード最適化などのために利用される強力なツールであるが、一定のコストを伴う。各テンプレートのインスタンスはテンプレート仮引数毎にテンプレートコードのコピーを生成するためコードサイズが肥大化する。コンパイル時に型の情報を削除して単一のテンプレートインスタンスを生成するランタイム型のジェネリクスを実装したJavaなどの言語とは対照的である。テンプレートとマクロはいずれもコンパイル時に処理される言語機能であり条件に基づいたコンパイルが行われるが、テンプレートは字句の置き換えに限定されない。テンプレートはC++の構文と型を解析し、厳密な型チェックに基づいた高度なプログラムの流れの制御ができる。マクロは条件コンパイルに利用できるが、新しい型の生成、再帰的定義、型の評価などは行えないため、コンパイル前のテキストの置き換えや追加・削除といった用途に限定される。つまりマクロは事前に定義されたシンボルに基づいてコンパイルの流れを制御できるものの、テンプレートとは異なり独立して新しいシンボルを生成することはできない。テンプレートは静的な多態(下記参照)とジェネリックプログラミングのためのツールである。C++のテンプレートはコンパイル時におけるチューリング完全なメカニズムである。これはテンプレートメタプログラムを用いて実行する前にコンピュータが計算可能なあらゆる処理を表現できることを意味している。概略すれば、テンプレートはインスタンス化に必要な引数を明確にしなくても記述できるコンパイル時にパラメタライズされる関数またはクラスである。インスタンス化した結果は、テンプレート仮引数に指定した型に特化した形で記述されたコードと全く等価になる。これによりテンプレートは、汎用的かつおおまかに記述された関数及びクラス(テンプレート)と特定の型に特化した実装(インスタンス化されたテンプレート)の依存関係を解消し、パフォーマンスを犠牲にすることなく抽象化できる手段を提供する。

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