【C++】traits classes

程序开发时，经常遇到根据变量获取其类型信息的需求．

例如，某一个函数针对不同的类型参取了不同的优化策略，因而要获取相应的类型信息调用对应的函数．

template<typename IterT,typename DistT> //将迭代器向前移动d单位
void advance(IterT& iter,DistT d);        //如果d < 0则向后移动

观念上advance只是做iter += d动作，但其实不可以全然那么实践．因为只有random access迭代器才支持+=操作，面对其他威力不那么强大迭代器种，advance必须反复施行++或--，共d次．因而希望其实现方式如下：

template<typename IterT,typename DistT>
void advance(IterT& iter,DistT d)
{
    if(iter is a random access iterator) {
        iter += d;        //针对random access 迭代器使用迭代器算术运算
    }
    else{        //针对其他迭代器分类,反复调用++或--
        if(d >= 0) {while(d--) ++iter;}    
        else {while(d++) --iter;}    
    }
}

其中，关键是如何判断类型为IterT的iter是否为random access迭代器．

初步想法，可以在类型中定义相应的类型信息属性，标识该类型所包含的类型信息，然后通过获取该类型的这些信息属性，进行判断．

这种想法，可以解决自定义类型的问题，但无法解决内置类型的问题，因为我们无法将信息嵌套于原始指针内．

因此，上述想法行不通，我们需要把类型的类型信息放于类型自身之外．

traits classes就是一种技术，也是个C++程序员共同遵守的协底色，它要求对内置类型和用户自定义类型表现一样．

这种技术可以允许我们在编译期间取得某些类型信息．一个traits class设计与实现的一般步骤如下：

1.确认若干你希望将来可取得的类型相关信息．

2.为该信息选择一个名称

3.提供一个template和一组特化版本，内含你希望支持的类型相关信息．

有了相关的trait class，我们可以用trait class提供的信息类型，取代if语句中的条件判断．

这样实现，将会存在一个问题，编译期完成的事被延到运行期了．

这是因为traits class可以在编译期间获知IterT的类型，但if语句却是在运行期才会判断．

这里就需要一种方法，可以在编译期完成类型的判断，取代if语句的判断．

该方法就是重载，根据编译期间确定的类型信息，选择最合适的重载函数，相当根据if语句判断后，再选择具体的实现．

template<typename IterT,typename DistT>
void doAdvance(IterT& iter,DistT d,std::random_access_iterator_tag)
{
    iter += d;
}
template<typename IterT,typename DistT>
void doAdvance(IterT& iter,DistT d,std::bidirectional_iterator_tag)
{
    if(d >= 0) {while(d--) ++iter;}    
    else {while(d++) --iter;}    
}
template<typename IterT,typename DistT>
void doAdvance(IterT& iter,DistT d,std::input_iterator_tag)
{
    if(d < 0){
        throw std::out_of_range("Negative distance");
    }
    while(d--) ++iter;
}

template<typename IterT,typename DistT>
void advance(IterT& iter,DistT d)
{
    doAdvance(iter,d,typename std::iterator_traits<IterT>::iterator_category());
}

trait class具体的使用方法，如上述代所述．

1.建立一组重载函数或函数模板，彼此间的差异只在于各自的traits参数．令每个函数实现码与其接受的traits信息相匹配．

2.建立一个控制函数或函数模板，它调用上述的那些重载函数并传递traits class所提供的信息．

启发：解决问题时，思路的逐步深入，遇到问题，可以先想个初步思路，然后分析初步思路不足，并改进初步思路，提供合理的解决方案．

参考资料：Effective C++