【STL源码剖析】__iterator_traits技法

__iterator_traits技法用于模板编程，STL所有算法都是基于模板实现的。

先看下面是一个例子：

template <class I, class T>void func_impl(I iter, T t){// ...}template<class I>inline void func(I iter){func_impl(iter, *iter);// ...}int main(){int i;func(&i);return 0;}

这里利用了function template的参数推导机制。

但是，想象一下，“template参数推导技术”只是推出参数，无法推导返回值，怎么办？我们可以在迭代器里内嵌一个型别声明。如下：

template<class T>struct MyIter{typedef T value_type;// ....};template<class I>typename I::value_type func(T iter){return *iter;}

通过在迭代器类里面嵌入一个声明，解决了推导返回值的问题（注意：上面要用typename，因为MyIter是个模板，编译器对T模板参数一无所知）！

但问题又来了，并不是所有类型都是calss type,所以无法为它定义内嵌型别，template partial specialization（模板偏特化）可以做到，但要用另一个模板作为中间层进而偏特化（这里就是__iterator_traits技法了），如下：

//__iterator_traitstemplate<class I>struct iterator_traits{typedef typename I::value_type value_type;};//__iterator_traits偏特化版本,准确接受内置指针类型template<class I>struct iterator_traits<T*>{typedef T value_type;};//接受指向const类型数据的指针template<class I>struct iterator_traits<const T*>{typedef T value_type;};

上面“无法推导返回值类型”的问题可以这样解决了：

template<class T>struct MyIter{typedef T value_type;// ....};template<class I>typename iterator_traits<I>::value_type func(I iter){return *iter;}

这就是__iterator_traits编程技法。

不过，在《stl源码剖析》是在2002出版的，我看了下只有第一版，那时候还没有C++11,在C++11的新语法下，我们其实可以这样解决“无法推导返回值”的问题，那就是利用auto、decltype、尾置返回语法的性质：

template<class T>struct MyIter{typedef T value_type;// ....};template<class I>auto func(I iter) -> typename remove_reference<decltype(*iter)>::type{return *iter;}

因为在推导返回值时，参数类型已有函数实参推断出来了，再用尾置返回，搞定。同时，要用decltype(*iter)得到的是引用类型，故需要remove_reference。

所以，STL里的算法模板都是这样实现，如果我们要设计与STL水乳交融的类，那就要符合STL的一些基本要求了。

1.设计类

2.设计类的迭代器

迭代器要满足STL的要求，那么你的迭代器就能用在STL算法。

STL有5中基本型别，它的特性萃取机这样定义的：

template<class I>struct iterator_traits{typedef typename I::iterator_category iterator_category;typedef typename I::value_type value_type;typedef typename I::difference_type difference_type;typedef typename I::pointer pointer;typedef typename I:;reference reference;}

当然了，还有针对pointer和pointer-to-const者设计特例化版本，这些在STL内部已经实现了，我们需要做的是，设计一个迭代器，里面要嵌入5中型别的定义。

iterator_category有什么用？它是用来判别这个迭代器（或许是指针）是什么类型的，根据移动特性与施行操作，迭代器被分为5类：

①Iuput iterator,只读

②Output iterator，只写

③Foreard iterator，可读写

④Bidirection iterator，可双向移动

⑤Random Access iterator，前四种提供基本操作（operator++,第四种在加上operator--），这种包含所有指针算术能力（p+n,p-n,p[n],p1<p2...）

为了分别五种型别，STL内部定义了5个类来区分：

struct input_iterator_tag{};struct output_iteraotr_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{};

所以要设计能使用STL算法的迭代器，就要内嵌5种型别的定义，我们可以继承stl定义的iterator:

template<class Category, class T, class Distance=ptrdiff_t, class Pointer=T*, class Reference=T&>struct iterator{typedef Category iterator_category;typedef T value_type;typedef Distance difference_type;typedef Pointer pointer;typedef Reference reference;};

那么STL算法是如何运用这些机制的呢，一个例子如下：

template<class InputIterator, class Distance>inline void __advance(InputIterator &i, Distance n, input_iterator_tag){while (n--)++i;}template<class ForwardIterator, class Distance>inline void __advance(ForwardIterator &i, Distance n, forward_iterator_tag){__advance(i, n, input_iterator_tag());}template<class BidirectionIterator, class Distance>inline void __advance(BidirectionIterator &i, Distance n, bidirectional_iterator_tag){if (n >= 0)while(n--) ++i;else while(n++) --i;}template<class RandomAccessIterator, class Distance>inline void __advance(RandomAccessIterator &i, Distance n, random_access_iterator_tag){i += n;}template<class Iterator, class Distance>inline void advance(Iterator &i, Distance n){__advance(i, n, iterator_traits<Iterator>::iterator_category());}

上面，advance对我们可见，通过iterator_category来区分了不同的迭代器，以上就是__iterator_traits的全部了。