Vorlagen-Polymorphismus: Kovarianz verstehen

Beim Umgang mit Vorlagen ist es wichtig, sich mit dem Thema Polymorphismus zu befassen. Die Anfrage umfasst eine Klassenstruktur und einen Konstruktor, der eine Vorlage verwendet. Beim Versuch, den Konstruktor mithilfe einer Vorlagenklasseninstanz aufzurufen, tritt jedoch ein Fehler auf. Dies wirft die Frage auf: Sind Vorlagen nicht polymorph?

Vorlageninvarianz

Im Gegensatz zur Natur der Vererbung in der objektorientierten Programmierung weisen Vorlagen keinen Polymorphismus auf. Dies bedeutet, dass, wenn Klasse B von Klasse A erbt, keine inhärente Beziehung zwischen der Vorlagenklasse T und T besteht. Dies wird als Vorlageninvarianz bezeichnet.

Grund für Nicht-Kovarianz

Vorlageninvarianz existiert, um die Typsicherheit zu gewährleisten. Wenn Vorlagen kovariant wären, könnte ein Typparameter in einer übergeordneten Klasse durch einen Typparameter in einer untergeordneten Klasse ersetzt werden. Dies würde zu potenziellen Problemen mit Typkonflikten führen, wie im folgenden Beispiel gezeigt:

struct Fruit {};
struct Apple : public Fruit {};
struct Orange : public Fruit {};

// Instantiate a vector using a specific type parameter
vector apple_vec;

// If templates were covariant, the following would be legal
vector &fruit_vec = apple_vec;

// Push an element of a different type
fruit_vec.push_back(Orange()); // Invalid operation!

In diesem Beispiel verstößt das Hinzufügen einer Orange zu einem für Äpfel gedachten Vektor gegen die Typsicherheit.

Lösung des Problems

An Um das ursprüngliche Problem zu lösen, kann der Konstruktor eine statische Behauptung verwenden, um zu überprüfen, ob der Vorlagenparameter vom gleichen Typ ist wie die erwartete Schnittstelle. Eine andere Lösung besteht darin, Sprachfunktionen wie begrenzte Platzhalter oder Einschränkungen aus Java bzw. C# zu verwenden.

Fazit

Vorlagen in C weisen keinen Polymorphismus auf, was die Typsicherheit gewährleistet. Bei der Arbeit mit Vorlagen ist es wichtig, sich dieser Einschränkung bewusst zu sein und Techniken wie statische Behauptungen oder sprachspezifische Funktionen einzusetzen, um Vererbungsszenarien effektiv zu handhaben.