Modernes C++ und C-Alternativen

Templates in C++ und generische Programmierung in C

In dieser Lektion schreibst du mit Templates in C++ eine Funktion für mehrere Datentypen und vergleichst sie mit _Generic aus C11.

Einführung

Mit Templates schreibst du eine allgemeine Codevorlage, aus der der Compiler für jeden Datentyp die passende Version erzeugt und dabei die Typsicherheit wahrt. In C verwenden Programmierer für einen ähnlichen Zweck meist Makros, void-Zeiger oder das Schlüsselwort _Generic aus C11.

Wichtige Punkte

Verstehe zuerst, wie es in C funktioniert, bevor du die Abstraktionen von C++ lernst.
Drücke den Besitz von Ressourcen mit RAII und Wertsemantik (value semantics) aus.
Bevorzuge die typsicheren Werkzeuge von C++ gegenüber Makros und Typumwandlungen.

Codebeispiele in C und C++

Code ausführen →

main.c

#include <stdio.h>

int max_int(int left, int right) {
    return left > right ? left : right;
}

double max_double(double left, double right) {
    return left > right ? left : right;
}

#define MAX(left, right) _Generic((left), \
    int: max_int, double: max_double)((left), (right))

int main(void) {
    printf("%d %.1f\n", MAX(3, 9), MAX(2.5, 7.0));
}

Ergebnis der Ausführung

9 7.0

C++

Code ausführen →

main.cpp

#include <iostream>

template<class T>
T maximum(const T& left, const T& right) {
    return left > right ? left : right;
}

int main() {
    std::cout << maximum(3, 9) << ' '
              << maximum(2.5, 7.0) << '\n';
}

Ergebnis der Ausführung

9 7

C und C++ im Vergleich

In C wählt das Makro MAX mit _Generic je nach Argumenttyp max_int oder max_double aus, dafür müssen aber alle unterstützten Typen vorab aufgezählt werden. In C++ funktioniert das Template maximum mit jedem Typ, der den Vergleich > unterstützt, ohne die Funktion für jeden Typ neu zu schreiben.

C verwendet Namenskonventionen, Callbacks, Makros und structs mit Kontext.

C++

C++ bietet Abstraktionen mit klarem Gültigkeitsbereich, die typsicher sind und zur Laufzeit meist nichts zusätzlich kosten.

Übungen zur Vertiefung

Führe beide Versionen aus und ändere dann den Code, um zu beobachten, welche Sicherheit jede Sprache bietet.

Schreibe den Mechanismus zuerst in C und verwende erst dann die entsprechende C++-Funktion.
Ersetze das manuelle Freigeben von Ressourcen durch RAII.
Prüfe, ob die Funktion Speicherreservierungen oder Aufrufe virtueller Funktionen verursacht.

Mit einer Challenge üben

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