テンプレートのポリモーフィズム: 共分散を理解する

テンプレートを扱うときは、ポリモーフィズムのトピックに取り組むことが重要です。この問い合わせには、クラス構造とテンプレートを使用するコンストラクターが含まれます。ただし、テンプレート クラス インスタンスを使用してコンストラクターを呼び出そうとすると、エラーが発生します。これにより、次のような疑問が生じます: テンプレートはポリモーフィックではないのですか?

テンプレートの不変性

オブジェクト指向プログラミングにおける継承の性質に反して、テンプレートはポリモーフィズムを示しません。これは、クラス B がクラス A から継承する場合、テンプレート クラス T と T の間に固有の関係がないことを意味します。これは、テンプレートの不変性として知られています。

非共分散の理由

テンプレートの不変性は、型の安全性を維持するために存在します。テンプレートが共変である場合、親クラスの型パラメーターは子クラスの型パラメーターで置き換えられる可能性があります。これにより、次の例に示すように、型の不一致の問題が発生する可能性があります。

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!

この例では、リンゴを対象としたベクトルにオレンジを追加すると、タイプ セーフティに違反します。

問題の解決

To元の問題を解決するには、コンストラクターは静的アサーションを使用して、テンプレート パラメーターが予期されるインターフェイスと同じ型であることを確認できます。もう 1 つの解決策には、それぞれ Java または C# の境界付きワイルドカードや制約などの言語機能を使用することが含まれます。

結論

C のテンプレートはポリモーフィズムを示さないため、型安全性が確保されます。テンプレートを使用する場合は、この制限を認識し、静的アサーションや言語固有の機能などの手法を採用して継承シナリオを効果的に処理することが重要です。