Item 47: 请使用traits class表现类型信息

为了说明traits class的作用，这一节用迭代器做了一个例子。
STL有五种迭代器：
（1）Input迭代器只能向前移动，且一次一步，客户只可读取它们所指的东西，而且只能读一次；这一类代表是istream_iterator。
（2）Output迭代器跟Input相似，但是客户只可涂写它们所指的东西，而且只能写一次;这一类代表是ostream_iterator。
（3）Forward迭代器可以做前述两种分类所能做的每一件事，而且可以读或写其所指物一次以上。
（4）Bidirectional迭代器除了可以向前移动，还可以向后移动，例如list,set,multiset,map,multimap迭代器。
（5）最厉害的是random access迭代器，它可以完成上面各分类迭代器所能做的每一件事情，而且可以向前或向后跳跃任意距离。vector, deque,和string提供的迭代器都属这一类。
对于这五种分类，C++标准程序库分别提供专属的卷标结构加以确认：

struct input_iterator_tag{};
struct output_iterator_tag{};
struct forward_iterator_tag: public input_iterator_tag {};
struct bidirectional_iterator_tag: public forward_iterator_tag {};
struct random_access_iterator_tag: public bidirectional_iterator_tag{};

他们之间的继承关系都是有效地is-a关系
假设我们欲实现一个函数advance，用来将某个迭代器移动某个给定距离，那么我们必须先判断该iterator是否为random access的，否则要采用不同的跳跃方法：

template<typename IterT, typename DistT>
void advance( IterT& iter, DistT d ){
  if( iter is a random access iterator )
    iter += d;
  else{
    if( d >= 0 ){ while(d--) ++iter; }
    else{ while( d++ ) --iter; }
  }
}

怎样才能得知iter类型的某些信息呢？traits允许我们在编译期间取得某些类型信息（这样是不是就能实现RTTI了？）。
traits并不是C++关键字或一个预先定义好的构件：它们是一种技术，也是一个C++程序员共同遵守的协议。这个技术的要求之一是，它对内置类型和用户自定义类型的表现必须一样好，因此类型的traits信息必须位于类型自身之外。标准技术是把它放进一个template及其一个或多个特化版本中。这样的template在标准程序中有若干个，其中针对迭代器者被命名为iterator_traits。template
struct iterator_traits;
iterator_traits的动作方式是：针对每一个类型IterT，在struct iterator_traits内声明某个typedef名为iterator_category，这个typedef用来确认IterT的迭代器分类。
iterator_traits以两个部分完成这个任务。首先它要求每一个“用户自定义迭代器类型”必须嵌套一typedef，名为iterator_category，用来确认适当的卷标结构。如下：代码中关于typename的使用，可参考Item 42 有详细解释

template<...>
class deque{
  public:
    class iterator{
      public:
    typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
    ...
    }
    ...
};
//list的迭代器可双向行进
template<...>
class list{
  public:
    class iterator{
      public:
    typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
    ...
    }
    ...
};
//iterator_traits将鹦鹉学舌般地响应iterator class的嵌套式typedef。
//类型IterT的iterator_category用来表现“IterT说它自己是什么”
template
struct iterator_traits{
  typedef typename IterT::iterator_category iterator_category;
  ...
};
//为了支持指针迭代器，iterator_traits特别针对指针类型提供一个偏特化版本
template
struct iterator_traits{
  typename random_access_iterator_tag iterator_category;
  ...
};

现在我们可以用iterator_traits来判定迭代器的类型了：

template
void advance( IterT& iter, DistT d ){
  if( typeid(typename std::iterator_traits::iterator_category)
      == typeid(std::random_access_iterator_tag)){
    iter += d;
  }
  else
    ...
}

这段代码有两个问题，其一是它无法通过编译，详情请看Item 48；其二是，我们知道，IterT类型在编译期间获知，因此iterator_traits::iterator_category也可以在编译期间确定，但是if语句却是在运行期才会核定，为什么将可在编译期完成的事延到运行期才做呢？这不仅浪费时间，也造成可执行文件膨胀。
如何让编译器在编译时间就对类型进行核定呢？重载

template<typename IterT, typename DistT>
void doAdvance( IterT& iter, DistT d, std::random_access_iterator_tag ){
  iter += d;
}
template<typename IterT, typename DistT>
void doAdvance( IterT& iter, DistT d, std::bidirectional_iterator_tag){
  if( d>=0 ) { while (d--) ++iter; }
  else { while( d++ ) --iter; }
}
template<typename IterT, typename DistT>
void doAdvance( IterT& iter, DistT d, std::input_iterator_tag){
  if( d<0 )
    throw std::out_of_range("Nagative Distance");
  while (d--) ++iter;
}

template<typename IterT, typename DistT>
void advance( IterT& iter, DistT d ){
  doAdvance( iter, d,
      typename std::iterator_traits::iterator_category()
      );    //神奇而美妙的代码
}