【STL】迭代器以及“特性萃取机”iterator_traits

迭代器是一种行为类似指针的对象，而指针的各种行为中最常见的便是解引用（*）和成员访问（->），此外还有operator++。因此，迭代器最重要的编程工作是对operator*和operator->进行重载工作。关于这部分的代码，可以参考class auto_ptr。

迭代器一般会和某种容器相关联，指向某种类型的元素，这种元素的类型（value_type）叫做相应类型。常用的相应类型有五种：

value_type：迭代器所指对象的类型。
difference_type：两个迭代器之间的距离。

reference：容器内元素的引用。

pointer：容器内元素的指针。

iterator_category：表示迭代器类型，根据迭代器类型激活重载函数。关于这一点，可以参考STL算法advance()。

如果某个函数的返回类型为迭代器的相应类型，那么靠“模板实参推断”是无法实现的，而“特性萃取”技术能够很好的解决这个问题。

为了获得迭代器的相应类型，STL采用了一种称为特性萃取的技术，能够获得迭代器（包括原生指针）的相应类型：

template 
struct iterator_traits {
  typedef typename Iterator::iterator_category iterator_category;
  typedef typename Iterator::value_type        value_type;
  typedef typename Iterator::difference_type   difference_type;
  typedef typename Iterator::pointer           pointer;
  typedef typename Iterator::reference         reference;
};

针对原生指针的特化版本：

template 
struct iterator_traits {  // 特化版本，接受一个T类型指针
  typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
  typedef T                          value_type;
  typedef ptrdiff_t                  difference_type;
  typedef T*                         pointer;
  typedef T&                         reference;
};
 
template 
struct iterator_traits {  // 特化版本，接受一个T类型const指针
  typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
  typedef T                          value_type;
  typedef ptrdiff_t                  difference_type;
  typedef const T*                   pointer;
  typedef const T&                   reference;
};

当然，为了符合STL规范，用户自定义的迭代器必须添加这些相应类型，特性萃取机才能有效运作。

参考：

《STL源码剖析》 P80、P85.