Войти
Общее программирование стиль компьютерного программирования, в котором алгоритмы записаны в терминах типов, которые используются позже, которые при необходимости типов для конкретных типов, представленных как параметры. Этот подход, впервые примененный на языке программирования ML в 1973 году, позволяет писать общие функции или типы, которые отличаются только набором типов, которые работают при использовании., таким образом уменьшая дублирование. Такие программные объекты известны как обобщенные в Python, Ada, C#, Delphi, Eiffel, F#, Java, Nim, <112.>Rust, Swift, TypeScript и Visual Basic.NET. Они известны как параметрический полиморфизм в ML, Scala, Julia и Haskell (сообщество Haskell также использует термин «общий» для обозначения родственного, но несколько определение понятие); шаблоны в C ++ и D ; и параметры во влиятельной книге 1994 года Шаблоны проектирования.
Термин «общее программирование» был введен Дэвидом Массером и Александром Степановым в более конкретном смысле, чем выше, чтобы описать парадигму программирования, посредством которых базовые требования к типам абстрагируются от конкретных алгоритмов и структур данных и формализуются как концепции, с универсальными функциями, реализованными в терминах этих концепций, обычно с использованием механизмов универсальности языка, как описано выше.
Универсальный прогр amming определяется в Musser Степанов (1989) следующий:
Общее программирование основано на идее абстрагирования от конкретного алгоритма алгоритмов использования общих алгоритмов, которые можно комбинировать с различными представлениями данных для широкого полезного программного обеспечения.
— Массер, Дэвид Р.; Степанов, Александр А., Общее программированиеОбщая парадигма программирования - это подход к декомпозиции программного обеспечения, при котором основные требования к типам абстрагируют от конкретных алгоритмов и структур данных и формализуются как концепции, аналогично абстракция алгебраических теорий в абстрактной алгебре. Ранние примеры этого подхода к программированию были реализованы в Scheme и Ada, которые используются для разделения структуры данных используемого и используемого кода Стандартная библиотека шаблонов (STL), которая разработала теорию итераторов. алгоритмы, работающие с ними.
Например, для заданных структур данных N последовательностей, например односвязный список, вектор и т. д. и алгоритмы M для работы с ними, например найти, сортироватьи т. Д., При прямом подходе каждый алгоритм будет реализован специально для каждой структуры данных, что даст возможность реализовать N × M комбинаций. В общем подходе к программированию каждая структура данных возвращает модель концепции и аргумента (тип значения, который можно разыменовать для текущего значения или изменить, чтобы указать на другое значение в программировании), и вместо этого записывается каждый алгоритм обычно с помощью функции таких итераторов, например пара итераторов, указывающих на начало и конец подпоследовательности или диапазона для обработки. Таким образом, необходимо реализовать только структуру N + M комбинаций данных-алгоритм. В STL указано несколько концепций итераторов, каждый из которых представляет уточнение более ограничительных концепций, например Прямые и обеспечивающие только переход к следующему значению в последовательности (например, подходит для односвязного списка или потока входных данных). постоянный доступ к любому элементу следовать (например, подходящий для инструмента). Важным моментом является то, что структура данных будет возвращать модель что используемой общей концепции, которая может быть эффективно реализована - вычислительная сложность требования явным образом выполненные своими концепциями. Это ограничивает структуру данных, к которым ограничивает данный алгоритм, и такие требования к сложным основным параметрам, определяющим выбор структуры данных. Обобщенное программирование аналогичным образом применяется и в других областях, например алгоритмы графа.
Обратите внимание, что хотя этот подход часто использует языковые особенности , универсальности / шаблоны времени компиляции, на самом деле он не зависит от конкретных языковых деталей. Пионер универсального программирования Александр Степанов писал:
Обобщенное программирование - это абстрагирование и классификация алгоритмов и структур данных. Он черпает вдохновение из Кнута, а не из теории типов. Его цель - создание систематических полезных, эффективных и абстрактных алгоритмов и структур данных. Такое начинание все еще остается мечтой.
— Александр Степанов, Краткая история STLЯ считаю, что теории итераторов важны для информатики, как теории колец или банаховых пространств занимают центральное место в математике.
— Александр Степанов, Интервью с А. СтепановымБьярнеуструп Страсть:
Следуя Степанову, мы можем определять общее программирование без упоминания образов: поднимите алгоритмы и структуры данных примеров в их наиболее общей и абстрактной языковой форме.
— Бьярн Страуструп, Развитие языка в реальном мире и для него: C ++ 1991-2006Другие парадигмы программирования, которые были как универсальное программирование, включая универсальное программирование типов данных, как описано в «Общее программирование - введение». Подход Избавьтесь от своего шаблонного - это облегченный подход к общему программированию для Haskell.
В этой статье мы различаем высокоуровневые парадигмы программирования общего программирования, выше, механизмы универсальности языка программирования нижнего уровня, используемые для их реализации (см. Поддержка универсальности языка программирования). Для дальнейшего обсуждения и сравнения общих парадигм программирования см.
Средства существования существуют в языках высокого уровня по крайней мере с 1970-х годов в таких языках, как ML, CLU и Ada, а ориентированных были приняты во многих объектно-ориентированных и объектно-ориентированных языках, включая BETA, C ++, D, Eiffel, Java и DEC теперь несуществующий язык Trellis-Owl.
Универсальность реализуется и поддерживается по-разному на разных языках программирования; термин «общий» также по-разному использовался в различных контекстах программирования. Например, в Forth компилятор может выполнять код во время компиляции, и можно на лету создавать новые ключевые слова компилятора и новые реализации для этих слов. В нем есть несколько слов, которые раскрывают свойства компилятора и поэтому, естественно, предлагают универсальности, которые, однако, не обнаруживаются как таковые в текстов Forth. Точно так же поведение часто используется для абстракции или краткости кода, обычно используется универсальность по умолчанию, поскольку передача значений функции зависит от типа, и такое поведение часто используется для абстракции или краткости кода, однако это обычно не называют универсальной функцией, поскольку это прямое следствие системы динамической типизации используемой речи. Этот термин использовался в функциональном программировании, в частности в Haskell, в которой используется система типов типов, где типичные параметры, а фактический код - на этих языках типы являются общими. Эти способы использования по-сохранению той же цели, что и сохранение, и отображение абстракции.
Массивы и структуры можно рассматривать как предопределенные универсальные типы. Каждое конкретное использование типа или заново использует ранее созданный тип. Типы элементов массива и типы элементов структуры представляют собой параметры типа, которые используются для создания экземпляров соответствующего типа универсального. Все это обычно встроено в компилятор, а синтаксис отличается от других универсальных конструкций. Некоторые расширяемые языки программирования пытаются унифицировать встроенные и используемые пользовательские типы.
Далее следует широкий обзор механизмов универсальности языков программирования. Для конкретного обзора, сравнивающего пригодность механизмов для универсального программирования, см.
При создании контейнерных классов на статически типизированных языках неудобно писать реализацию для каждого типа данных, особенно если код для каждого типа данных практически идентичен. Например, в C ++ это дублирование кода можно обойти, определив шаблон класса:
templateclass List {// Содержимое класса. }; Список список_животных; Список list_of_cars;
Выше T- это заполнение для любого типа, при создании списка. Эти «контейнеры типа T», обычно называемые шаблоны, позволяют повторно использовать класс с разными типами данных, пока конты, такие как подтипы и подпись сохранены. Этот механизм универсальности не следует путать с полиморфизмом включения, который представляет собой алгоритмическое использование заменяемых подклассов: например, список объектов типа Moving_Objectпредставляет собой объекты типа Животноеи Автомобиль. Шаблоны также Программу для языков, не зависящих от типа, как в примере SwapНиже:
// "" передает параметры по ссылочному шаблонуvoid Swap (TA, TB) {T temp = b; б = а; а = темп; } std :: string hello = "Мир!"; std :: string world = "Привет,"; Своп (мир, привет); std :: cout << hello << world << std::endl; // Output is "Hello, World!".
Использованная выше конструкция C ++ шаблоншироко цитируется как универсальная конструкция, которая популяризовала это понятие среди программистов и разработчиков языков и поддерживает множество общих идиом программирования. Язык программирования D также предлагает полностью универсальные шаблоны, основанные на прецеденте C ++, но с упрощенным синтаксисом. С момента появления J2SE 5.0 язык программирования Java предоставляет средства универсальности, синтаксически основанные на C ++.
C# 2.0, Oxygene 1.5 (также известный как Chrome) и Visual Basic.NET 2005 имеют конструкции, которые используют преимущества поддержки универсальных шаблонов, присутствующих в Microsoft.NET. Framework начиная с версии 2.0.
В Аде дженерики были с момента их первой разработки в 1977–1980 годах. Стандартная библиотека использует универсальные шаблоны для предоставления услуг. В Ada 2005 к стандартной библиотеке добавлена расширенная универсальная контейнерная библиотека, которая является стандартной стандартной библиотекой шаблонов C ++ .
Универсальный модуль - это пакет или подпрограмма, которая принимает один или несколько общих формальных параметров.
Общий формальный параметр - это значение, переменная, константа, тип, подпрограмма или даже экземпляр другой назначенной универсальной единицы. Для общих формальных типов в синтаксисе различаются дискретные типы, типы с плавающей запятой, с фиксированной запятой, типами доступа (указатели) и т. Д. Некоторые формальные параметры могут иметь значения по умолчанию.
Чтобы создать экземпляр универсального модуля, программист передает фактические параметры для каждого формального. В этом случае общий экземпляр ведет себя так же, как и любой другой модуль. Можно создать экземпляры универсальных модулей во время выполнения , например, внутри цикла.
Спецификация универсального пакета:
универсальный Max_Size: Natural; - общий тип формального значения Element_Type является частным; - общий формальный тип; принимает любой неограниченный тип пакета. Стеки - тип Size_Type - диапазон 0.. Max_Size; тип Стек ограничен частным; процедура Create (S: выходной стек; Initial_Size: in Size_Type: = Max_Size); процедура Push (Into: in out Stack; Element: in Element_Type); процедура Pop (From: in out Stack; Element: out Element_Type); Переполнение: исключение; Незаполнение: исключение; частный подтип Index_Type - Size_Type диапазон 1.. Max_Size; тип Vector - это массив (диапазон Index_Type <>) Element_Type; type Stack (Allocated_Size: Size_Type: = 0) - это запись Top: Index_Type; Память: Вектор (1.. Allocated_Size); конец записи; конец стеки;
Создание экземпляра универсального пакета:
тип Bookmark_Type - новый Natural; - записывает место в текстовом документе, который мы редактируем. Пакет Bookmark_Stacks - это новые стеки (Max_Size =>20, Element_Type =>Bookmark_Type); - Позволяет пользователю переключаться между записанными местоположениями в документе
Использование экземпляров универсального пакета:
тип Document_Type - это запись Содержимое: Ada.Strings.Unbounded.Unbounded_String; Закладки: Bookmark_Stacks.Stack; конец записи; процедура Edit (Document_Name: in String) - Document: Document_Type; begin - Инициализировать стопку закладок: Bookmark_Stacks.Create (S =>Document.Bookmarks, Initial_Size =>10); - Теперь откройте файл Document_Name и прочтите его... end Edit;
Синтаксис языка позволяет точно определять ограничения на общие формальные параметры. Например, можно указать, что универсальный формальный тип будет принимать только модульный тип в качестве фактического. Также возможно выразить ограничения между универсальными формальными ограничениями; например:
общий тип Index_Type - (<>); - тип должен быть дискретного типа. Element_Type является частным; - может быть любой неограниченный тип типа Array_Type - это массив (диапазон Index_Type <>) Element_Type;
В этом примере Array_Type ограничен как Index_Type, так и Element_Type. При создании экземпляра модуля программист должен передать фактический тип, который удовлетворяет этим ограничениям.
Недостатком этого детализированного элемента управления является сложный синтаксис, но поскольку все общие формальные параметры полностью соответствуют спецификации, компилятор может создавать экземпляры универсальных шаблонов, не глядя на тело общий.
В отличие от C ++, Ada не допускает допуск универсальных экземпляров и требует, чтобы все универсальные экземпляры были явно явно. Эти правила имеют несколько последствий:
C ++ использует шаблоны для общих методов программирования. Стандартная библиотека C ++ включает в себя стандартную библиотеку шаблонов или STL, которая обеспечивает основу шаблонов для общих структур данных и алгоритмов. Шаблоны в C ++ также могут использоваться для метапрограммирования шаблонов, что является способом предварительной оценки некоторой части кода во время компиляции, а не во время выполнения. Используя специализацию шаблонов, шаблоны C ++ считаются завершенными по Тьюрингу.
Существует два вида шаблонов: шаблоны функций и шаблоны классов. Шаблон функции - это шаблон для создания обычных функций на основе типов параметризации, предоставленных при создании экземпляра. Например, стандартная библиотека шаблонов C ++ содержит шаблон функции max (x, y), который создает функции, возвращающие либо x, либо y, в зависимости от того, что больше. max ()можно определить так:
templateT max (T x, T y) {return x < y ? y : x; }
Специализации этого шаблона функции, экземпляры с определенными типами, могут быть вызывается так же, как и обычная функция:
std :: cout << max(3, 7); // Outputs 7.
Компилятор проверяет аргументы, использованные для вызова max, и определяет, что это вызов max (int, int). Затем он создает экземпляр версии функции, в которой тип параметризации Tравен int, делая эквивалент следующей функции:
int max (int x, int y) {return x < y ? y : x; }Это работает независимо от того, являются ли аргументы xи yцелыми числами, строками или любым другим типом, для которого подходит выражение x < y, или, более конкретно,, для любого типа, для которого определен оператор , <. Общее наследование не требуется для набора типов, которые можно использовать, и поэтому оно очень похоже на утиный ввод. Программа, определяющая пользовательский тип данных, может использовать перегрузку оператора для определения значения <для этого типа, что позволяет использовать его с шаблоном функции max (). Хотя в этом изолированном примере это может показаться незначительным преимуществом, в контексте всеобъемлющей библиотеки, такой как STL, он позволяет программисту получить широкую функциональность для нового типа данных, просто определив для него несколько операторов. Простое определение <позволяет использовать тип со стандартными алгоритмами sort (), stable_sort ()и binary_search ()или для быть помещенными в структуры данных, такие как sets, heaps и ассоциативные массивы.
Шаблоны C ++ полностью типобезопасны во время компиляции. В качестве демонстрации, стандартный тип complexне определяет оператор<, потому что нет строгого порядка для комплексных чисел. Следовательно, max (x, y)завершается ошибкой компиляции, если x и y являются комплекснымизначениями. Аналогичным образом, другие шаблоны, которые используются на <, не могут быть созданы на сложнымданным, если не предусмотрено сравнение (в форме функтора или функции). Например: комплексне может быть в качестве ключа для карты, если не предусмотрено сравнение. К сожалению, компиляторы исторически генерируют несколько скрытых, длинных и бесполезных ошибок об ошибках такого рода. Эту проблему можно решить, убедившись, что активно используется протокол метода. Языки, в которых используются compareвместо <, также могут использовать сложныезначения в качестве ключей.
Второй вид шаблона, шаблон класса, расширяет ту же концепцию на классы. Специализация шаблона класса - это класс. Шаблоны классов часто используются для создания универсальных контейнеров. Например, в STL есть контейнер связанного списка. Чтобы составить связанный список целых чисел, пишут list
Мощной особенностью шаблонов C ++ специализация шаблонов. Это позволяет альтернативные варианты реализации параметров параметров типа, создается экземпляр которого создается. Специализация шаблонов преследует две цели: разрешить формат формы оптимизации и уменьшить раздувание кода.
Например, рассмотрим шаблонную функцию sort (). Одно из основных действий, выполняемых такой функции, - это перестановка или обмен значений в двух позициях контейнера. После этого нужно быстро отсортировать отсортированную последовательность.. Однако, если значения довольно малы, обычно всего просто поменять местами значения на месте по мере необходимости. Кроме того, если параметризованный тип уже относится к некоторому типу указателя, то нет необходимости создать отдельный массив указателей. Специализация позволяет создать шаблон для создания различных реализаций и указывать характеристики, которые используются для каждой используемой реализации.
В отличие от шаблонов функций, шаблоны классов могут быть частично специализированными. Другие параметры шаблона оставлены общими. Это можно использовать, например, для реализации по умолчанию (первичная специализация), которая предполагает, что копирование параметрического типа является настоящим. Клиенты такого шаблона просто используют его специализацию, не зная, используют ли компилятор первичную специализацию или некоторую частичную специализацию в каждом случае. Шаблоны классов также могут быть полностью специализированными, что означает, что может быть предоставлена альтернативная реализация, когда известны все типы параметров.
Некоторые варианты использования шаблонов, такие как функция max (), ранее были заполнены подобными функциями препроцессором макросы (наследие языка программирования C ). Например, вот возможный макрос max ():
#define max (a, b) ((a) < (b) ? (b) : (a))
Макросы расширяются препроцессором перед компиляцией правильно; шаблоны раскрываются во время Макросы всегда расширяются встроенными функциями, которые могут быть расширены как встроенные функции, когда компилятор сочтет это целесообразным образом, как макросы, подобные функции, так и шаблоны функций не имеют времени выполнение накладных расходов.>
Шаблоны позволяют избежать некоторых распространенных, обнаруживаемых в коде, который интенсивно использует макросы, подобные функции, например, дважды оценивать параметры с побочными эффектами. Наиболее важно, что шаблоны были разработаны таким образом, чтобы их можно было применить для решения гораздо более серьезных проблем.
Использование шаблонов имеет четыре осознания. новных недостатка: поддерживаемые функции, поддержка компилятора, плохие сообщения об ошибках, и раздувание кода :
Итак, можно ли использовать деривацию для уменьшения проблемы репликации кода из-за использования шаблонов? Это потребует создания шаблона из обычного класса. Этот метод оказался успешным в сдерживании раздувания кода при реальной экономике. Люди, не использующие подобную технику, представляют, что реплицированный код может стоить мегабайты кодового пространства даже в программах среднего размера.
— Бьярн Страуструп, Дизайн и эволюция C ++, 1994Создаваемые дополнительные экземпляры с помощью шаблонов также могут вызвать затруднения при корректной работе отладчиков с шаблонами. Например, установка точки останова от установки в шаблоне из исходного файла может либо пропустить установку точки останова в фактическом желаемом экземпляре, либо можно установить точку останова в каждом месте, где создать экземпляр шаблона.
Кроме того, как компилятор должен выполнять макроподобные расширения шаблонов и генерировать их экземпляры во время компиляции, исходный код реализации для шаблонного класса или функции должен быть доступен (например, включен в заголовок) к коду, использующему его. Шаблонные классы или функции, включая большую часть стандартных шаблонов библиотеки шаблонов (STL), если они включены в файлы заголовков, не могут быть скомпилированы. (В этом отличие от некоего кода, который может быть скомпилирован в двоичный код, предоставляя только файл заголовка объявления для кода, использующего его.) Это может быть недостатком, поскольку раскрывает реализующий код, удаляет некоторые абстракции и может ограничивать его использование в проекте с закрытым исходным кодом.
Язык программирования D поддерживает шаблоны, основанные на дизайне на C ++. Параметры шаблона в D не ограничиваются только типами и примитивными значениями, но также допускают произвольные значения времени компиляции (такие как строки и структуры литералы) Большинство идиом шаблонов C ++ будут перенесены в D без изменений, но D некоторые дополнительные функции:
Шаблоны в D использовать другой синтаксис, чем в C ++: тогда как в шаблоне C ++ par Параметры заключены в угловые скобки (Шаблон
Обычно D объединяет вышеупомянутые функции для обеспечения полиморфизма времени компиляции с использованием универсального программирования на основе признаков. Например, входной диапазон определяет любой тип, который удовлетворяет проверяемым isInputRange, который определен следующим образом:
шаблон isInputRange (R) {enum bool isInputRange = is (typeof ( (inout int = 0) {R r = R.init; // может определить объект диапазона if (r.empty) {} // может проверить наличие пустого r.popFront (); // может вызвать popFront () auto h = r.front; // можно получить начало диапазона})); }Функция, которая принимает только входные диапазоны, может использовать другой шаблон в ограничении шаблона:
auto fun (Range) (Range range) if (isInputRange! Range) {//...}В дополнение к метапрограммированию шаблонов, D также предоставляет несколько функций, позволяющих генерировать код во время компиляции:
Объединение t он выше позволяет генерировать код на добавлении объявлений. Например, для реализации сериализации и десериализации D может использоваться специализированные функции для каждого сериализованного типа. Определяемые атрибуты обыкновенного указывать на правила сериала.
Выражение importи выполнение функции во время компиляции также позволяет реализовать предметно-ориентированные языки. Например, функция, которая использует код, использует шаблон HTML, и возвращает эквивалентный исходный D, его можно использовать следующим образом:
// Импортировать содержимое example.htt как строковую константу манифеста. enum htmlTemplate = import ("example.htt"); // Транспонируем HTML-шаблон в D-код. перечисление htmlDCode = htmlTemplateToD (htmlTemplate); // Вставляем содержимое htmlDCode как код D. миксин (htmlDCode);Универсальные классы были частью Eiffel момента разработки исходного метода и языка. Основных публикаций Eiffel термин универсальный используется для описания создания и использования универсальных классов.
Универсальные классы объявляются с их именем класса и одного нескольких формальных универсальных параметров. В следующем коде класс LISTимеет один формальный общий параметр G
class LIST [G]... feature - элемент доступа: G - элемент, на который в настоящее время указывает курсор... функция - - Изменение элемента помещено (new_item: G) - Добавить `new_item 'в конец списка...
Формальные общие параметры являются заполнителями для произвольных имен классов, которые будут предоставлены при объявлении универсального класса, как показано в двух общих производных ниже, где ACCOUNTи DEPOSIT- другие имена классов. ACCOUNTи DEPOSITсчитаются фактическими универсальными параметрами, поскольку они предоставляют реальные имена классов для замены Gпри фактическом использовании.
list_of_accounts: LIST [ACCOUNT] - Список счетов list_of_deposits: LIST [DEPOSIT] - Депозитный список
В системе типов Eiffel, хотя класс LIST [G]считается классом, он не считается типом. Однако общий производный LIST [G], такой как LIST [ACCOUNT], считается типом.
Для класса списка, показанного выше, фактический универсальный параметр, заменяющий G, может быть любым другим доступным классом. Чтобы ограничить набор классов, из которых можно выбрать действительные общие параметры, можно указать общее ограничение. В объявлении класса SORTED_LISTниже, общее ограничение диктует, что любой действительный фактический общий параметр будет классом, наследуемым от класса COMPARABLE. Общее ограничение гарантирует, что элементы SORTED_LISTдействительно могут быть отсортированы.
класс SORTED_LIST [G ->COMPARABLE]
В язык программирования Java <175 была добавлена поддержка generics или «контейнеров типа T».>в 2004 году в рамках J2SE 5.0. В универсальные шаблоны Java проверяются только во время компиляции на правильность типа. Затем информация об общем типе удаляется с помощью процесса, называемого стирального типа, для обеспечения совместимости со старыми реализациями JVM, что делает его недоступным во время выполнения. Например, List
Универсальные шаблоны были добавлены как часть .NET Framework 2.0 в ноябре 2005 года на основе исследовательского прототипа от Microsoft. Исследования начались в 1999 году. Несмотря на то, что обобщенные шаблоны.NET похожи на универсальные шаблоны в Java, они применяют стирание , а реализуют универсальные шаблоны в качестве механизма первого класса в среде выполнения, используя повторение. Этот вариант дизайна обеспечивает дополнительные возможности, такие как разрешение отражения с сохранением универсальных типов, а также снятие некоторых ограничений стирания (например, невозможность создания универсальных массивов). Это также означает, что при выполнении приведений и обычно дорогостоящих упаковочных преобразований производительность не снижается. Когда примитивные типы и методы используются в качестве универсальных аргументов, они получают специализированные реализации, позволяющие создавать универсальные коллекции и методы. Как и в C ++ и Java, вложенные универсальные типы, такие как Dictionary
.NET допускает шесть разновидностей ограничений универсального типа с использованием гдеиспользует слово, ограничение универсальных типов типов типов, как наличие конструкторов и реализации интерфейсов. Ниже приведен пример настройки интерфейса:
1 using System; 2 3 класс Пример 4 {5 static void Main () 6 {7 int array = {0, 1, 2, 3}; 8 MakeAtLeast (массив, 2); // Меняем массив на {2, 2, 2, 3} 9 foreach (int i в массиве) 10 Console.WriteLine (i); // Распечатать результаты. 11 Console.ReadKey (истина); 12} 13 14 static void MakeAtLeast (T list, T low), где T: IComparable 15 {16 for (int i = 0; i < list.Length; i++) 17 if (list[i].CompareTo(lowest) < 0) 18 list[i] = lowest; 19 } 20 } Метод MakeAtLeast ()позволяет Ограничение типа метода, которое реализует универсальный интерфейс IComparable
Вышеупомянутый метод также может быть написан без универсальных типов, просто используя неуниверсальный тип Массив. Поскольку массивы контравариантны, приведение типов не будет типобезопасным ошибки, компилятор может пропустить, которые в случае случая были бы обнаружены при использовании универсальных Кроме того, вместо этого методу потребуется доступ к элементу массива как к объекту. элементов потребуется преобразование . (Для типов значений, таких как int, требуется преобразование boxing, хотя это можно обойти с помощью класса Comparer
Заметным поведением статических параметров в универсальном классе.NET является создание экземпляров статических членов для каждого типа времени выполнения (см. Пример ниже).
// Общий класс публичный класс GenTest{// Статическая переменная - будет создана для каждого типа при отражении static CounttedInstances OnePerType = new CountedInstances (); // член данных private T mT; // простой конструктор public GenTest (T pT) {mT = pT; }} // класс public class CountedInstances {// Статическая переменная - она будет увеличиваться для каждого экземпляра public static int Counter; // простой конструктор public CountedInstances () {// увеличиваем счетчик на единицу во время создания экземпляров объекта CountedInstances.Counter ++; }} // точка входа в основной код // в конце выполнения CountedInstances.Counter = 2 GenTest g1 = new GenTest (1); GenTest g11 = новый GenTest (11); GenTest g111 = новый GenTest (111); GenTest g2 = новый GenTest (1.0);
Диалект Delphi Object Pascal приобрел универсальный тип в выпуске Delphi 2007, используемый только с компилятором.NET (который сейчас прекращен), а был добавлен в собственный код в выпуске Delphi 2009. Семантика и Возможности универсальных шаблонов Delphi в полной мере на основе универсальных шаблонов в.NET 2.0, хотя реализация по необходимости другая. Вот более или менее прямой перевод первого примера C #, показанного выше:
Пример программы; {$ APPTYPE CONSOLE} использует Generics.Defaults; // для IComparer <>тип TUtils = class class procedure MakeAtLeast (Arr: TArray ; const Lowest: T; Comparer: IComparer ); перегрузка; процедура класса MakeAtLeast (Arr: TArray ; const Lowest: T); перегрузка; конец; процедура класса TUtils.MakeAtLeast (Arr: TArray ; const Lowest: T; Comparer: IComparer ); вар I: целое число; Если начать, если Comparer = nil, затем Comparer: = TComparer .Default; for I: = Low (Arr) to High (Arr) do if Comparer.Compare (Arr [I], Lowest) < 0 then Arr[I] := Lowest; end; class procedure TUtils.MakeAtLeast(Arr: TArray ; const Lowest: T); begin MakeAtLeast (Arr, Lowest, nil); конец; вар Интс: TArray ; Значение: целое число; begin Ints: = TArray .Create (0, 1, 2, 3); TUtils.MakeAtLeast (Интс, 2); для значения в Ints do WriteLn (Value); ReadLn; конец. Как и в C #, методы, а также целые типы могут иметь один или несколько параметров типа. В этом примере TArray - это универсальный тип (определяемый язык), а MakeAtLeast - универсальный метод. Доступные ограничения очень похожи на ограничения в C #: любой тип значения, любой класс, конкретный класс или интерфейс и класс с конструктором без параметров. Множественные ограничения как аддитивное объединение.
Free Pascal реализовал универсальные шаблоны до Delphi и с другими синтаксисом и семантикой. Однако, начиная с версии 2.6.0 FPC, синтаксис в стиле Delphi доступен при использовании языкового режима {$ mode Delphi}. Таким образом, программисты Free Pascal могут использовать дженерики в любом стиле, который они предпочитают.
Пример Delphi и Free Pascal:
// Модуль стиля Delphi A; {$ ifdef fpc} {$ mode delphi} {$ endif} тип интерфейса TGenericClass = class function Foo (const AValue: T): T; конец; функция реализации TGenericClass .Foo (const AValue: T): T; начало Результат: = AValue + AValue; конец; конец. // Free Pascal в стиле ObjFPC unit B; {$ ifdef fpc} {$ mode objfpc} {$ endif} тип интерфейса общего TGenericClass = class function Foo (const AValue: T): T; конец; функция реализации TGenericClass.Foo (const AValue: T): T; начало Результат: = AValue + AValue; конец; конец. // пример использования, программа в стиле Delphi TestGenDelphi; {$ ifdef fpc} {$ mode delphi} {$ endif} использует A, B; var GC1: A.TGenericClass ; GC2: B.TGenericClass ; begin GC1: = A.TGenericClass .Create; GC2: = B.TGenericClass .Create; WriteLn (GC1.Foo (100)); // 200 WriteLn (GC2.Foo ('hello')); // привет, привет GC1.Free; GC2.Free; конец. // пример использования, программа в стиле ObjFPC TestGenDelphi; {$ ifdef fpc} {$ mode objfpc} {$ endif} A, B; // требуется в ObjFPC type TAGenericClassInt = specialize A.TGenericClass ; TBGenericClassString = specialize B.TGenericClass ; var GC1: TAGenericClassInt; GC2: TBGenericClassString; begin GC1: = TAGenericClassInt.Create; GC2: = TBGenericClassString.Create; WriteLn (GC1.Foo (100)); // 200 WriteLn (GC2.Foo ('hello')); // привет, привет GC1.Free; GC2.Free; конец. Механизм типов типов в Haskell поддерживает универсальное программирование. Шесть из предопределенных классов типов в Haskell (включая Eq, типы, которые можно сравнивать на равенство, и Показать, типы, значения которых могут быть отображены как строки) обладают специальным свойством поддержки производных экземпляров. Это означает, что это означает, что программист, определяющий новый тип, может заявить, что этот тип должен быть экземпляром одного из этих специальных классов типов, не предоставляющий реализацию методов класса, как это обычно при объявлении экземпляров класса. Все необходимые методы будут «производными», то есть построенными автоматически, на основе структуры типа. Например, следующее объявление типа двоичных деревьев утверждает, что он должен быть экземплярами классов Eqи Показать:
данных BinTree a = Leaf a | Узел (BinTree a) a (BinTree a), производный (Eq, Show)
Это приводит к, что функция равенства (==) и функция строкового представления (показать) будут автоматически определены для любого типа формы BinTree Tпри условии, что сам Tподдерживает эти операции.
Поддержка производных экземпляров Eqи Showделает их методы ==и showуниверсальными в качественно отличается от параметрически полиморфных функций: эти «функции» (точнее, функции индексации по типу). Ральф Хинце (2004) показал, что подобный эффект может быть достигнут для классов, определенных с помощью определенных методов программирования. Другие исследователи предложили подходы к этому и другим видам универсальности в контексте Haskell и расширений Haskell (обсуждаемых ниже).
PolyP был первым расширением общего языка программирования для Haskell. В PolyP универсальные функции называются политипическими. В языке специальной конструкции, используемой в данной разнотипной конструкции, могут быть реализованы используемые функции индукционной индукции в структуре регулярного типа данных. Обычные типы данных в PolyP - это подмножество типов данных Haskell. Обычный тип данных должен иметь вид * → *, и если аргумент формального типа определения, то все рекурсивные вызовы t должны иметь форму t a. Эти ограничения исключают типы данных более высокого порядка, а также вложенные типы данных, где рекурсивные вызовы другую форму. Функция flatten в PolyP представлена здесь в качестве примера:
flatten :: Regular d =>da ->[a] flatten = cata fl политипический fl :: fa [a] ->[a] case f of g + h ->либо fl fl g * h ->\ (x, y) ->fl x ++ fl y () ->\ x ->Par ->\ x ->[x] Rec ->\ x ->xd @ g ->concat. сплющить. pmap fl Con t ->\ x ->cata :: Regular d =>(FunctorOf dab ->b) ->da ->b
Generic Haskell - еще одно расширение для Haskell, пример в Утрехтском университете в Нидерландах. Он следующие расширения:
Результирующее индексированное по типу может быть специализировано для любого типа.
В примере, функция равенства в Generic Haskell:
type Eq {[*]} t1 t2 = t1 ->t2 ->Bool type Eq {[k ->l]} t1 t2 = для всех u1 u2. Eq {[k]} u1 u2 ->Eq {[l]} (t1 u1) (t2 u2) eq {| t :: k |} :: Eq {[k]} t t eq {| Единица |} _ _ = True eq {| : +: |} eqA eqB (Inl a1) (Inl a2) = eqA a1 a2 eq {| : +: |} eqA eqB (Inr b1) (Inr b2) = eqB b1 b2 eq {| : +: |} eqA eqB _ _ = False eq {| : *: |} eqA eqB (a1: *: b1) (a2: *: b2) = eqA a1 a2 eqB b1 b2 eq {| Int |} = (==) eq {| Char |} = (==) eq {| Bool |} = (==)Clean предлагает универсальное программирование на основе PolyP и общий Haskell, поддерживаемый GHC>= 6.0. Он параметризует по виду как таковой, но предлагает перегрузку.
Семейство языков программирования ML поддерживает универсальное программирование с помощью параметрического полиморфизма и универсальных модулей, называемых векторторами. И Standard ML, и OCaml используются функторы, которые похожи на шаблоны классов и общие пакеты Ada. Синтаксические абстракции схемы также связаны с универсальностью - на самом деле это надмножество шаблонов в стиле C ++.
A Verilog модуль может принимать один или несколько параметров, которым присваиваются их фактические значения при создании экземпляра модуля. Одним из примеров является общий массив регистров , в котором ширина ширины задается параметром. Такой массив в сочетании с универсальным вектором проводов может создать универсальный буфер или модуль памяти с произвольной разрядностью реализации одного модуля.
VHDL, производный от Ada, также имеет общие возможности.
