Шаблоны в Object Pascal

( перевод одноимённой статьи с сайта community.borland.com )

Наверное каждый Delphi программист хоть раз общался с программистом C++ и объяснял насколько
Delphi мощнее и удобнее. Но в некоторый момент, программист C++ заявляет примерно следующее
"OK, но Delphi использует Pascal, а значит не поддерживает множественное наследование и шаблоны,
поэтому он не так хорош как C++."

Насчёт множественного наследования можно легко заявить, что Delphi имеет интерфейсы, которые
прекрасно справляются со своей задачей, но вот насчёт шаблонов Вам прийдётся согласится, так как
Object Pascal не поддерживает их.

Давайте посмотрим на эту проблему по-внимательней

Шаблоны позволяют делать универсальные контейнеры такие как списки, стеки, очереди, и т.д.
Если Вы хотите осуществить что-то подобное в Delphi, то у Вас есть два пути:

1. Использовать контейнер TList, который содержит указатели. В этом случае Вам прийдётся всё
   время делать явное приведение типов.
2. Сделать подкласс контейнера TCollection или TObjectList, и убрать все методы, зависящие от типов
   каждый раз, когда Вы захотите использовать новый тип данных.

Третий вариант, это сделать модуль с универсальным классом контейнера, и каждый раз, когда нужно
использовать новый тип данных, нам прийдётся в редакторе искать и вносить исправления. Было бы
здорово, если всю эту работу за Вас делал компилятор.... вот этим мы сейчас и займёмся!

Например, возьмём классы TCollection и TCollectionItem. Когда Вы объявляете нового потомка TCollectionItem
, то так же Вы наследуете новый класс от TOwnedCollection и переопределяете большинство методов, чтобы
их можно было вызывать  с новыми типами.

Давайте посмотрим, как создать универсальную коллекцию шаблонов класса:

Шаг 1: Создайте новый текстовый файл (не юнитовский) с именем TemplateCollectionInterface.pas:

_COLLECTION_ = class (TOwnedCollection)
protected
 function  GetItem (const aIndex : Integer) : _COLLECTION_ITEM_;
 procedure SetItem (const aIndex : Integer;
                    const aValue : _COLLECTION_ITEM_);
public
 constructor Create (const aOwner : TComponent);

 function Add                                 : _COLLECTION_ITEM_;
 function FindItemID (const aID    : Integer) : _COLLECTION_ITEM_;
 function Insert     (const aIndex : Integer) : _COLLECTION_ITEM_;
 property Items      [const aIndex : Integer] : _COLLECTION_ITEM_ read GetItem write SetItem;
end;

Обратите внимание, что нет никаких uses или interface clauses, только универсальное объявление
типа, в котором _COLLECTION_ это имя универсальной коллекции класса, а _COLLECTION_ITEM_
это имя методов, содержащихся в нашем шаблоне.

Шаг 2: Создайте второй текстовый файл и сохраните его как TemplateCollectionImplementation.pas:

constructor _COLLECTION_.Create (const aOwner : TComponent);
begin
 inherited Create (aOwner, _COLLECTION_ITEM_);
end;

function _COLLECTION_.Add : _COLLECTION_ITEM_;
begin
 Result := _COLLECTION_ITEM_ (inherited Add);
end;

function _COLLECTION_.FindItemID (const aID : Integer) : _COLLECTION_ITEM_;
begin
 Result := _COLLECTION_ITEM_ (inherited FindItemID (aID));
end;

function _COLLECTION_.GetItem (const aIndex : Integer) : _COLLECTION_ITEM_;
begin
 Result := _COLLECTION_ITEM_ (inherited GetItem (aIndex));
end;

function _COLLECTION_.Insert (const aIndex : Integer) : _COLLECTION_ITEM_;
begin
 Result := _COLLECTION_ITEM_ (inherited Insert (aIndex));
end;

procedure _COLLECTION_.SetItem (const aIndex : Integer;
                                const aValue : _COLLECTION_ITEM_);
begin
 inherited SetItem (aIndex, aValue);
end;

Снова нет никаких uses или interface clauses , а только код универсального типа.

Шаг 3: Создайте новый unit-файл с именем MyCollectionUnit.pas:

unit MyCollectionUnit;

interface

uses Classes;

type TMyCollectionItem = class (TCollectionItem)
     private
      FMyStringData  : String;
      FMyIntegerData : Integer;
     public
      procedure Assign (aSource : TPersistent); override;
     published
      property MyStringData  : String  read FMyStringData  write FMyStringData;
      property MyIntegerData : Integer read FMyIntegerData write FMyIntegerData;
     end;

     // !!! Указываем универсальному классу на реальный тип
     
     _COLLECTION_ITEM_ = TMyCollectionItem; 
     
     // !!! директива добавления интерфейса универсального класса

     {$INCLUDE TemplateCollectionInterface} 

     // !!! переименовываем универсальный класс

     TMyCollection = _COLLECTION_;          

implementation

uses SysUtils;

// !!! препроцессорная директива добавления универсального класса

{$INCLUDE TemplateCollectionImplementation} 

procedure TMyCollectionItem.Assign (aSource : TPersistent);
begin
 if aSource is TMyCollectionItem then
 begin
  FMyStringData  := TMyCollectionItem(aSource).FMyStringData;
  FMyIntegerData := TMyCollectionItem(aSource).FMyIntegerData;
 end
 else inherited;
end;

end.

Вот и всё! Теперь компилятор будет делать всю работу за Вас! Если Вы измените интерфейс
универсального класса, то изменения автоматически распространятся на все модули, которые
он использует.

Второй пример

 Давайте создадим универсальный класс для динамических массивов.

Шаг 1: Создайте текстовый файл с именем TemplateVectorInterface.pas:

_VECTOR_INTERFACE_ = nterface
 function  GetLength : Integer;
 procedure SetLength (const aLength : Integer);

 function  GetItems (const aIndex : Integer) : _VECTOR_DATA_TYPE_;
 procedure SetItems (const aIndex : Integer;
                     const aValue : _VECTOR_DATA_TYPE_);

 function  GetFirst : _VECTOR_DATA_TYPE_;
 procedure SetFirst (const aValue : _VECTOR_DATA_TYPE_);

 function  GetLast  : _VECTOR_DATA_TYPE_;
 procedure SetLast  (const aValue : _VECTOR_DATA_TYPE_);

 function  High  : Integer;
 function  Low   : Integer;

 function  Clear                              : _VECTOR_INTERFACE_;
 function  Extend   (const aDelta : Word = 1) : _VECTOR_INTERFACE_;
 function  Contract (const aDelta : Word = 1) : _VECTOR_INTERFACE_; 

 property  Length                         : Integer             read GetLength write SetLength;
 property  Items [const aIndex : Integer] : _VECTOR_DATA_TYPE_  read GetItems  write SetItems; default;
 property  First                          : _VECTOR_DATA_TYPE_  read GetFirst  write SetFirst;
 property  Last                           : _VECTOR_DATA_TYPE_  read GetLast   write SetLast;
end;

_VECTOR_CLASS_ = class (TInterfacedObject, _VECTOR_INTERFACE_)
private
 FArray : array of _VECTOR_DATA_TYPE_;
protected
 function  GetLength : Integer;
 procedure SetLength (const aLength : Integer);

 function  GetItems (const aIndex : Integer) : _VECTOR_DATA_TYPE_;
 procedure SetItems (const aIndex : Integer;
                     const aValue : _VECTOR_DATA_TYPE_);

 function  GetFirst : _VECTOR_DATA_TYPE_;
 procedure SetFirst (const aValue : _VECTOR_DATA_TYPE_);

 function  GetLast  : _VECTOR_DATA_TYPE_;
 procedure SetLast  (const aValue : _VECTOR_DATA_TYPE_);
public
 function  High  : Integer;
 function  Low   : Integer;

 function  Clear                              : _VECTOR_INTERFACE_;
 function  Extend   (const aDelta : Word = 1) : _VECTOR_INTERFACE_;
 function  Contract (const aDelta : Word = 1) : _VECTOR_INTERFACE_; 

 constructor Create (const aLength : Integer);
end;

Шаг 2: Создайте текстовый файл и сохраните его как TemplateVectorImplementation.pas:

constructor _VECTOR_CLASS_.Create (const aLength : Integer);
begin
 inherited Create;

 SetLength (aLength);
end;

function _VECTOR_CLASS_.GetLength : Integer;
begin
 Result := System.Length (FArray);
end;

procedure _VECTOR_CLASS_.SetLength (const aLength : Integer);
begin
 System.SetLength (FArray, aLength);
end;

function _VECTOR_CLASS_.GetItems (const aIndex : Integer) : _VECTOR_DATA_TYPE_;
begin
 Result := FArray [aIndex];
end;

procedure _VECTOR_CLASS_.SetItems (const aIndex : Integer;
                                   const aValue : _VECTOR_DATA_TYPE_);
begin
 FArray [aIndex] := aValue;
end;

function _VECTOR_CLASS_.High : Integer;
begin
 Result := System.High (FArray);
end;

function _VECTOR_CLASS_.Low : Integer;
begin
 Result := System.Low (FArray);
end;

function _VECTOR_CLASS_.GetFirst : _VECTOR_DATA_TYPE_;
begin
 Result := FArray [System.Low (FArray)];
end;

procedure _VECTOR_CLASS_.SetFirst (const aValue : _VECTOR_DATA_TYPE_);
begin
 FArray [System.Low (FArray)] := aValue;
end;

function _VECTOR_CLASS_.GetLast : _VECTOR_DATA_TYPE_;
begin
 Result := FArray [System.High (FArray)];
end;

procedure _VECTOR_CLASS_.SetLast (const aValue : _VECTOR_DATA_TYPE_);
begin
 FArray [System.High (FArray)] := aValue;
end;

function _VECTOR_CLASS_.Clear : _VECTOR_INTERFACE_;
begin
 FArray := Nil;

 Result := Self;
end;

function _VECTOR_CLASS_.Extend (const aDelta : Word) : _VECTOR_INTERFACE_;
begin
 System.SetLength (FArray, System.Length (FArray) + aDelta);

 Result := Self;
end;

function _VECTOR_CLASS_.Contract (const aDelta : Word) : _VECTOR_INTERFACE_;
begin
 System.SetLength (FArray, System.Length (FArray) - aDelta);

 Result := Self;
end;

Шаг 3: Создайте unit файл с именем FloatVectorUnit.pas:

unit FloatVectorUnit;

interface

uses Classes;                           // !!! Модуль "Classes" содержит объявление класса TInterfacedObject

type _VECTOR_DATA_TYPE_ = Double;       // !!! тип данных для класса массива Double

     {$INCLUDE TemplateVectorInterface}

     IFloatVector = _VECTOR_INTERFACE_; // !!! give the interface a meanigful name
     TFloatVector = _VECTOR_CLASS_;     // !!! give the class a meanigful name

function CreateFloatVector (const aLength : Integer = 0) : IFloatVector; // !!! дополнительная функция 

implementation

{$INCLUDE TemplateVectorImplementation}

function CreateFloatVector (const aLength : Integer = 0) : IFloatVector;     
begin
 Result := TFloatVector.Create (aLength);
end;

end.

Естевственно, можно дополнить универсальный класс дополнительными
функциями. Всё зависит от Вашей фантазии!

Использование шаблонов

Вот пример использования нового векторного интерфейса:

procedure TestFloatVector;
 var aFloatVector : IFloatVector;
     aIndex       : Integer;
begin
 aFloatVector := CreateFloatVector;

 aFloatVector.Extend.Last := 1;
 aFloatVector.Extend.Last := 2;

 for aIndex := aFloatVector.Low to aFloatVector.High do
 begin
  WriteLn (FloatToStr (aFloatVector [aIndex]));
 end;
end.

Единственное требование при создании шаблонов таким способом, это то, что
каждый новый тип должен быть объявлен в отдельном модуле, а так же Вы должны
иметь исходники для универсальных классов.

Комментарии и вопросы присылайте по адресу rossen_assenov@yahoo.com!