原则47:请使用traits classes表现类型信息

作者在本原则中讲了一个我前所未闻的东西,这个东西可以用来在编译期获取类型相关信息,这个东西就是traits。本原则讨论了advance函数模版的实现,通过讨论,它要阐述的是如何设计并使用traits在编译期间去获取类型信息。
首先作者介绍了STL中的5种迭代器。
1、input迭代器:只能向前走,一次一步,只读一次,istream_iterators就是这样的迭代器;
2、output迭代器:只能向前走,一次一步,只写一次,ostream_iterators就是这样的迭代器;
3、forward迭代器:它能做input+output能做的事,而且读写一次以上,其代表是TR1中hash容器;
4、Bidirectional迭代器:它比前三种更强大,不仅可向前还可向后,像什么list、set、map的迭代器都属于这种;
5、random access迭代器:它比前几种更强大,它可以对迭代器自身做算术运算,比如说+=,而且它的时间复杂度是O(1),像什么vector、deque、string的迭代器都属于这种。
这5种迭代器之间的继承关系如下图所示:


原则47:请使用traits classes表现类型信息_第1张图片

以上这些都被称为迭代器的卷标结构。
作者模拟了设计advance的过程,并以代码重用的思想去掉用那些已经存在的迭代器,输入适合于用哪种类型的迭代器就直接调用哪种类型的迭代器。很显然这个实现过程中肯定有if判断语句,它肯定要有判断内容,这个内容必须要获取,那么通过什么手段获取呢?答案就是通过traits。
在这里就不得不略微地说一说啥是traits。它是一种技术,也是一个C++程序员共同遵守的协议,它对内置类型和用户自定义类型表现得必须一样好才行。它被放置在template或者特化版本中,其中针对迭代器的是iterator_traits。它的原型是:
template
struct iterator_traits< IterT >;
很显然这是一个struct模版,但是习惯上它总被称为traits classes。
iterator_traits有个机制,它必须要求STL模版类里面的迭代器里面声明一个typedef名用来表明该迭代器属于上述那5种中的哪一种。
然后再在自己的struct iterator_traits< IterT >;里面声明一个typedef名也是用来标明迭代器所属种类,如下图所示。


原则47:请使用traits classes表现类型信息_第2张图片

原则47:请使用traits classes表现类型信息_第3张图片

以上是traits针对用户自定义类型所采取的措施,那么traits针对指针是怎么做的呢?指真是不可能有嵌套内容的,因为它只是指示地址而已。
因为指针的行为与random_access相似,所以traits在struct里的实现如下:
原则47:请使用traits classes表现类型信息_第4张图片

由上图可以看出它实际上就是把random_access类型迭代器起了个别名而已。
所以综合上述内容作者总结道设计一个traits class应该做到以下几点:
1、确认若干希望将来取得的类型相关信息;
2、为该信息起个别名;
3、提供一个template和一组特化版本,内含你希望支持的类型相关信息。

以上是关于traits的简要介绍。
下面还是回到advance的话题上来。前文说道advance中必然涉及到if判断语句,但是作者的意图是这些应该在编译期解决,可是if是在运行期才解决的,这个并不是作者想要的,作者很生气后果很严重于是决定使用函数重载。因为函数重载是在编译期确定的,而且它会根据输入的实参自动确定该调用哪个函数。当然,这里说的重载函数并不是advance的重载函数而是另一个用来实现功能的函数,它有很多版本。具体在应用的时候直接用advance去掉用那个功能函数就行了。
所以作者有总结了如何使用traits class:
1、建立一组重载函数或者函数模版,彼此间的差异只在于traits参数,令每个函数的实现码与其接受之traits信息相匹配。
2、建立一个控制函数或者函数模版去掉用这些重载函数。
最后作者总结道:
1、traits classes使得类型相关信息在编译期可用。它们以泛型和泛型特化来实现。
2、使用重载可以解决if语句在运行期进行判断的尴尬局面,并使基于traits classes的类型判断可以在编译期执行。

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