为什么标准库里要有traits?
我们先回忆一下,标准库提供的算法的一些特征:
参数一般包括iterator。
要根据iterator的种类,和iterator包装的元素的类型等信息,来决定使用最优化的算法。
比如如果是vector的iterator,那么就可以使用+,-操作;
如果是list的iterator,那么就不可以使用+,-操作。
所以,算法必须知道一些关于iterator的信息。
有一些容器对应的iterator是个类,所以在这个类里,定义了如下的信息:
template<typename T>
struct __list_iterator {
typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
typedef T value_type;
typedef T* pointer;
typedef T& reference;
typedef ptrdiff_t difference_type;
有了上面定义的定义,算法就能够知道iterator的信息了,算法就可以正常工作了。到这里位置貌似没有traits什么事,
但是,vector,array的iterator并不是类,而是c++里内置的指针,当把内置指针当参数传递给算法后,算法无法得知iterator里定义的iterator_category,value_type,difference_type等信息,算法就无法工作。怎么办?
加一个中间层,也就是创建一个iterator_traits类,它包装了iterator,并使用模板局部特化技术,来解决上面的问题。
traits是萃取机的意思,也就是萃取iterator里的信息,并给到算法。
traits技术:
//使用iterator提供的信息
template<typename Iterator>
struct iterator_traits
{
typedef typename Iterator::iterator_category iterator_category;
typedef typename Iterator::value_type value_typep;
typedef typename Iterator::difference_type difference_type;
typedef typename Iterator::pointer pointer;
typedef typename Iterator::reference reference;
};
//由于无法使用iterator的信息,所以traits自己提供了。
//局部特化,c++内置指针。
template<typename T>
struct iterator_traits<T *>
{
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
typedef T value_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef T* pointer;
typedef T& reference;
};
//由于无法使用iterator的信息,所以traits自己提供了。
//局部特化,c++内置指针。
template<typename T>
struct iterator_traits<const T *>
{
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
typedef T value_type;//注意这里不是const T;如果是const T,算法拿到这个类型,用这个类型定义变量后,却无法改变其值,那就没有作用了,所以是T。
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef const T* pointer;
typedef const T& reference;
};
算法向iterator_traits类要它需要的信息,iterator_traits再向iterator要,如果要到了,就使用;如果没有要到就使用iterator_traits提供的。
算法举例:list类的size方法。
size_type size() const {
size_type result = 0;
distance(begin(), end(), result);
return result;
//return distance(begin(), end());
}
struct input_iterator_tag {};
struct output_iterator_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 {};
template <class InputIterator, class Distance>
inline void __distance(InputIterator first, InputIterator last, Distance& n,
input_iterator_tag)
{
while (first != last) { ++first; ++n; }
}
template <class RandomAccessIterator, class Distance>
inline void __distance(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last,
Distance& n, random_access_iterator_tag)
{
n += last - first;
}
template <class Iterator>
inline typename iterator_traits<Iterator>::iterator_category
iterator_category(const Iterator&) {
typedef typename iterator_traits<Iterator>::iterator_category category;//--①
return category();
}
template <class InputIterator, class Distance>
inline void distance(InputIterator first, InputIterator last, Distance& n)
{
__distance(first, last, n, iterator_category(first));
}
代码解说:在①处,算法向iterator_traits要iterator_category的信息,如果iterator能提供,就使用iterator里的iterator_category,如果iterator不能提供,就使用iterator_traits里的iterator_category。得到iterator_category后,就可以在编译阶段确定调用哪一个__distance方法了。
注意:是在编译阶段就可以确定,比在运行阶段确定调用哪个__distance方法的效率要高。
下面代码是没有trais技术,是在运行阶段才能确定调用哪个__distance方法。
template <class Iterator>
void distance(Iterator& i){
if(is_random_access_iterator(i)){
__distance1();
}
if(is_bidirectional_iterator(i)){
__distance2();
}
}
标准库的iterator_traits类,定义在stl_iterator.h文件里。