STL源码剖析——Traits编程技术

前言

    在STL编程中，容器和算法是独立设计的，即数据结构和算法是独立设计的，连接容器和算法的桥梁就是迭代器了，迭代器使其独立设计成为可能。Traits编程技术是STL中最重要的编程技术，Traits可以获取一个类型的相关信息。在学习《STL源码剖析》时，看到关于这方面的知识，在这期间查找了一些资料，下面是我对该技术的理解。

Traits编程技术

       Traits可以获取一个类型的相关信息，首先我们看下面的程序：

template <class T, class type>void function(T t, type u) {    type temp;     // ... The rest work of function…}

     在上面的程序中，我们怎么样才能获得已声明变量temp的类型type呢？在模板中，模板参数推导机制可以解决这个问题，在下面程序中编译器直到变量temp的类型为int：

template <class T, class type>void function(T iter, type u) {    type temp; // 通过模板参数推导获得temp变量的类型    ....}template <class T>void func(T iter) {    function(iter, *iter); }int main(){int i = 12;func(&i)}

         上面介绍的是获得局部变量的类型，这个可以通过模板参数推导机制完成；如果我们要获得函数返回值的类型时，该怎么处理呢？这个问题针对不同类型有不同的方法可以解决，类型型别：用户自定义类型（如结构体，类）和内置类型（如整型，原生指针等）。

    若我们要知道用户自定义类型的函数返回值类型，我们可以使用内嵌型别技术就可以知道返回值的类型；看下面程序：

templates <class T>struct Iterator {typedef T value_type;//内嵌型别声明...};template <class Iterator>typename Iterator::value_type //返回值类型GetValue(Iterator iter) {return *iter;}int main(){...Iterator<int> ite(new int(9));std::cout<<GetValue(ite)<<std::endl;return 0;}

         在用户自定义类型中我们可以通过内嵌型别获得返回值的类型，若不是用户自定义的类型，而是内置类型时，例如是原生指针，这时候该怎么处理呢？因为原生指针不能内嵌型别声明，所以内嵌型别在这里不适用。于是Traits技术就出现了。以下利用Traits技术也可以获取用户自定义类型的返回值类型。

template <class Iterator>struct iterator_traits {  typedef typename Iterator::value_type    value_type;  ...};template <class Iterator>typename iterator_traits<Iterator>::value_type //返回值类型GetValue(Iterator iter) {return *iter;}

     以上这种方法对原生指针不可行，所以iterator_traits针对原生指针的一个版本就应运而生。下面是针对*Tp和const *Tp的版本，也称为iterator_traits版本的偏特化。iterator_traits的偏特化版本解决了原生指针的问题。现在不管迭代器是自定义类模板, 还是原生指针(Tp*, const Tp*),struct iterator_traits都能萃取出正确的value type类型。

template <class Tp>struct iterator_traits<Tp*> {  typedef Tp       value_type;  ...};template <class Tp>struct iterator_traits<const Tp*> {  typedef Tp       value_type;  ...};

         我们之所以要萃取（Traits）迭代器相关的类型，就是要把迭代器相关的类型用于声明局部变量、用作函数的返回值等一系列行为。对于原生指针和point-to-const类型的指针，采用模板偏特化技术对其进行特殊处理。要使用Traits功能，则必须自行以内嵌型别定义的方式定义出相应型别。我们上面讲解的只是迭代器其中一种类型value type，在迭代器中还有其他类型：

template <class _Iterator>struct iterator_traits {  typedef typename _Iterator::iterator_category iterator_category; //迭代器类型  typedef typename _Iterator::value_type        value_type;//迭代器所指对象的类型  typedef typename _Iterator::difference_type   difference_type;//迭代器之间距离  typedef typename _Iterator::pointer           pointer;//迭代器所指之物  typedef typename _Iterator::reference         reference;      //迭代器引用之物};

参考文献：

【1】，【2】，【3】，【4】