讀書筆記_Effective_C++_條款四十七：請使用trait classes來表示類型信息

這一條款主要來討論模板中迭代器的屬性iterator_category，它能夠經過相似於vector<int>::iterator::iterator_category的方式來取得。

到這裏咱們有必要學習一下STL迭代器的類型，總共有五種，分別是：

input_iterator：只讀，只能逐個前移

output_iterator：只寫，只能逐個前移

forward_iterator：可讀可寫，只能逐個前移

bidirectional_iterator：可讀可寫，支持逐個前移和後移

random_access_iterator：可讀可寫，支持隨機訪問（任意步數移動）

爲了代表容器內使用的是哪種迭代器，STL在定義迭代器會總會打個一個標記「tag」，每一個tag都是一個空的結構體，對應於以上五種迭代器，tag也有五個：

struct input_iterator_tag{};

struct output_iterator_tag{};

struct forward_iterator_tag: public input_iterator_tag{};

bidirectional_iterator: public forward_iterator_tag{};

random_access_iterator: public bidirectional_iterator_tag{};

注意這五個tag之間，有些存在繼承關係。

這個標記有什麼用呢？STL在寫vector的時候，會這樣：

 1 template class <T>
 2 class vector
 3 {
 4 public:
 5     class iterator
 6     {
 7     public:
 8         typedef random_access_iterator iterator_category;
 9         …
10     }
11     …
12 }
13 
14 寫list的時候，會這樣寫：
15 template class <T>
16 class list
17 {
18 public:
19     class iterator
20     {
21     public:
22         typedef bidirectional_iterator iterator_category;
23         …
24     }
25     …
26 }

既然迭代器已經由tag說明了它的類型（雙向的，仍是隨機訪問），那咱們如何去利用它呢？好比如今我想要寫一個迭代器前移的通用函數DoAdvance，不一樣迭代器類型會有不一樣的實現方式，因此咱們能夠像下面這樣：

 1 template <class T>
 2 void DoAdvance(T Container)
 3 {
 4     typedef T::iterator::iterator_category IteratorCategory;
 5     if (typeid(IteratorCategory) == typeid(input_iterator_tag))
 6     {
 7         cout << "Do manner in input_iterator_tag" << endl;
 8     }
 9     else if (typeid(IteratorCategory) == typeid(output_iterator_tag))
10     {
11         cout << "Do manner in output_iterator_tag" << endl;
12     }
13     else if (typeid(IteratorCategory) == typeid(forward_iterator_tag))
14     {
15         cout << "Do manner in forward_iterator_tag" << endl;
16     }
17     else if (typeid(IteratorCategory) == typeid(bidirectional_iterator_tag))
18     {
19         cout << "Do manner in bidirectional_iterator_tag" << endl;
20     }
21     else if (typeid(IteratorCategory) == typeid(random_access_iterator_tag))
22     {
23         cout << "Do manner in random_access_iterator_tag" << endl;
24     }
25 }

參數T是容器的類型，好比vector<int>，若是像下面這樣調用：

1 vector<int> v;
2 DoAdvance(v);

那麼輸出是Do manner in random_access_iterator_tag，由於vector<int>的迭代器是隨機訪問型的，能夠按隨機訪問類型的處理方式來去實現前移操做。typeid返回結果是名爲type_info的標準庫類型的對象的引用，它指明瞭這個對象/定義的類型。

由於這裏討論的是迭代器，因此更常見的是直接傳迭代器進去，像這樣：

 1 template <class IterT>
 2 void DoAdvance(IterT Iter)
 3 {
 4     typedef IterT::iterator_category IteratorCategory;
 5     if (typeid(IteratorCategory) == typeid(input_iterator_tag))
 6     {
 7         cout << "Do manner in input_iterator_tag" << endl;
 8     }
 9     …
10 }

注意這裏的模板參數是IterT，它表示一個迭代器的類型，好比vector<int>::iterator。這裏是去主動訪問iterator裏面定義的屬性iterator_category，咱們也能夠經過trait classes來訪問，像下面這樣：

 1 template <class IterT>
 2 void DoAdvance(IterT Iter)
 3 {
 4     if (typeid(iterator_traits<IterT>::iterator_category)
 5         == typeid(input_iterator_tag))
 6     {
 7         cout << "Do manner in input_iterator_tag" << endl;
 8     }
 9     …
10 }

iterator_traits的定義以下：

1 template<class IterT>
2 struct iterator_traits<IterT>
3 {
4     typedef typename IterT::iterator_category iterator_category;
5     …
6 };

這個感受只是簡化了輸入代碼量而已，本質上仍是去得到迭代器的tag，它有一個針對指針的偏特化版本，像下面這樣：

1 template<class IterT>
2 struct iterator_traits<IterT*>
3 {
4     typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
5 };

這裏都是用typeid去進行類型判斷的，它是在運行期才能執行，那麼能不能放在編譯期呢，固然能夠，就是要用到函數的重載，像下面這樣：

 1 template <class IterT>
 2 void DoAdvance(IterT Iter, input_iterator_tag)
 3 {
 4     cout << "Do manner in input_iterator_tag" << endl;
 5 }
 6 
 7 
 8 template <class IterT>
 9 void DoAdvance(IterT Iter, random_access_iterator_tag)
10 {
11     cout << "Do manner in random_access_iterator_tag" << endl;
12 }

像下面這樣使用；

1 vector<int>::iterator iter;
2 DoAdvance(iter, iterator_traits<vector<int>::iterator>::iterator_category());

注意迭代器的tag是能夠直接做爲函數形參的，這樣就能夠在編譯期決定到底執行哪種迭代器的行爲了。

 

條款標題的traint classes是一個廣義的概念，咱們以前討論的iterator_traits只是其一部分，除以以外，還有四份迭代器相關的信息（如value_type等），TR1導入許多新的trait classes，好比is_fundamental<T>等（判斷T是不是內置類型）。

 

最後，咱們來總結一下：

1. Traits class使得類型相關信息能夠在編譯期可用，它們以template和template特化完成實現；

2. 整合重載技術後，traits classes有可能在編譯期對類型執行if-else測試。