概述
:
traits是一种特性萃取技术
,它在Generic Programming中被广泛运用
,常常被用于使不同的类型可以用于相同的操作
,或者针对不同类型提供不同的实现
.traits在实现过程中往往需要用到以下三种C
++的基本特性
:
enum
typedef
template
(partial
) specialization
其中
:
enum用于将在不同类型间变化的标示统一成一个
,它在C
++中常常被用于在类中替代define
,你可以称 enum为类中的define
;
typedef则用于定义你的模板类支持特性的形式
,你的模板类必须以某种形式支持某一特性
,否则类型萃取器traits将无法正常工作
.看到这里你可能会想
,太苛刻了吧
?其实不然
,不支持某种特性本身也是一种支持的方式
(见示例 2
,我们定义了两种标示
,__xtrue_type和__xfalse_type
,分别表示对某特性支持和不支持
).
template
(partial
) specialization被用于提供针对特定类型的正确的或更合适的版本
.
借助以上几种简单技术
,我们可以利用traits提取类中定义的特性
,并根据不同的特性提供不同的实现
.你可以将从特性的定义到萃取
,再到traits的实际使用统称为traits技术
,但这种定义使得traits显得过于复杂
,我更愿意将traits的定义限于特性萃取
,因为这种定义使得traits显得更简单
,更易于理解
,^_
^.
举例
:
上面提到过
,traits可被用于针对不同类型提供不同的实现
,那么下面就举两个例子来说明如何实现这一点
.
Example 1
:
假定我们需要为某个类设计一个可以对所有类型
(包括普通的 int
/ long
...,提供了clone方法的复杂类型CComplexObject
,及由该类派生的类
)进行操作的函数clone
,下面
,先用OO的方法来考虑一下解决方案
.看到前面的条件
,最先跳进你脑子里的肯定是Interface
,pure virtual function等等
.对于我们自己设计的类CComplexObject而言
,这不是问题
,但是
,对于基本数据类型呢
?还有那些没有提供clone方法的复杂类型呢
?(这时候你可能会想
,要是Java该多easy
,所有类都默认从Object派生
,而Object已提供了一个默认的clone方法
,但是
,要使类真正支持clone
,还必须implements Cloneable
,所以
,同样也不能避免这里遇到的麻烦
).
下面是一个可能的解决方案
:
template
< typename T
, bool isClonable
>
class XContainer
{
...
void clone
(T
* pObj
)
{
if
(isClonable
)
{
pObj
->clone
();
}
else
{
//... non-Clonable algorithm ...
}
}
};
但是只要你测试一下
,这段代码不能通过编译
.为什么会这样呢
?原因很简单
:对于没有实现clone方法的非Clonable类或基本类型
,pObj
->clone这一句是非法的
.
那么怎样解决上面的这个难题呢
?上面不能通过编译的代码告诉我们
,要使我们的代码通过编译
,就不能使非Clonable类或基本类型的代码中出现pObj
->clone
,即我们需要针对不同类型提供不同的实现
.为了实现这一点
,我们可以在我们的模板类中用 enum定义一个trait
,以标示类是否为Clonable类
,然后在原模板类内部引入一个traits提取类Traits
,通过对该类进行specilizing
,以根据不同的trait提供不同的实现
.具体实现如下
:
#include <iostream>
using namespace std
;
class CComplexObject
// a demo class
{
public
:
void clone
() { cout
<< "in clone"
<< endl
; }
};
// Solving the problem of choosing method to call by inner traits class
template
< typename T
, bool isClonable
>
class XContainer
{
public
:
enum
{Clonable
= isClonable
};
void clone
(T
* pObj
)
{
Traits
<isClonable
>().clone
(pObj
);
}
template
< bool flag
>
class Traits
{
};
template
<>
class Traits
<
true
>
{
public
:
void clone
(T
* pObj
)
{
cout
<< "before cloning Clonable type"
<< endl
;
pObj
->clone
();
cout
<< "after cloning Clonable type"
<< endl
;
}
};
template
<>
class Traits
<
false
>
{
public
:
void clone
(T
* pObj
)
{
cout
<< "cloning non Clonable type"
<< endl
;
}
};
};
void main
()
{
int
* p1
= 0
;
CComplexObject
* p2
= 0
;
XContainer
< int
,
false
> n1
;
XContainer
<CComplexObject
,
true
> n2
;
n1
.clone
(p1
);
n2
.clone
(p2
);
}
编译运行一下
,上面的程序输出如下的结果
:
doing something non Clonable
before doing something Clonable
in clone
after doing something Clonable
这说明
,我们成功地根据传入的isClonable模板参数为模板实例选择了不同的操作
,在保证接口相同的情况下
,为不同类型提供了不同的实现
.
Example 2
:
我们再对上面的例子进行一些限制
,假设我们的clone操作只涉及基本类型和CComplexObject及其派生类
,那么我们可以进一步给出下面的解法
:
#include <iostream>
using namespace std
;
struct __xtrue_type
{ };
// define two mark-type
struct __xfalse_type
{ };
class CComplexObject
// a demo class
{
public
:
virtual void clone
() { cout
<< "in clone"
<< endl
; }
};
class CDerivedComplexObject
: public CComplexObject
// a demo derived class
{
public
:
virtual void clone
() { cout
<< "in derived clone"
<< endl
; }
};
// A general edtion of Traits
template
< typename T
>
struct Traits
{
typedef __xfalse_type has_clone_method
;
// trait 1: has clone method or not? All types defaultly has no clone method.
};
// Specialized edtion for ComplexObject
template
<>
struct Traits
<CComplexObject
>
{
typedef __xtrue_type has_clone_method
;
};
template
< typename T
>
class XContainer
{
template
< typename flag
>
class Impl
{
};
template
<>
class Impl
<__xtrue_type
>
{
public
:
void clone
(T
* pObj
)
{
pObj
->clone
();
}
};
template
<>
class Impl
<__xfalse_type
>
{
public
:
void clone
(T
* pObj
)
{
}
};
public
:
void clone
(T
* pObj
)
{
Impl
<Traits
<T
>::has_clone_method
>().clone
(pObj
);
}
};
void main
()
{
int
* p1
= 0
;
CComplexObject c2
;
CComplexObject
* p2
= &c2
;
CDerivedComplexObject c3
;
CComplexObject
* p3
= &c3
;
// you must point to a derived object by a base-class pointer,
//it's a little problem
XContainer
< int
> n1
;
XContainer
<CComplexObject
> n2
;
XContainer
<CComplexObject
> n3
;
n1
.clone
(p1
);
n2
.clone
(p2
);
n3
.clone
(p3
);
}
现在
,所有基本类型以及CComplexObject类系都可以用于XContainer了
.
结语
:
看到这里
,你或许会说
,traits不过如此
,还以为是什么高深的玩意呢
!其实技术就是这样
,说白了都很Easy
,关键是怎么将他们用于实际
,为实际的Designing
/Development服务
.毕竟
,在IT领域
,不能应用于实际的技术是没有价值的
.