C++ STL Template Traits 技术

C++ 的 traits 技术，是一种约定俗称的技术方案，用来为同一类数据（包括自定义数据类型和内置数据类型）提供统一的类型名（traits），这样可以统一的操作函数，例如 advance(), swap(), encode()/decode() 等。

问题描述
首先来看 traits 技术可以解决什么问题，我们拥有自定义类型
Foo, Bar，以及编译器自带类型 int, double, string，我们想要为这些不同的类型提供统一的编码函数 decode() ，该怎样实现呢？

解决方案
方案一：函数重载
首先想到的方法就是函数重载，对于不同的数据类型提供不同的编码函数实现

// 内置类型 int, double
void decode(const int data, char* buf);
void decode(const unsigned int data, char* buf);
void decode(const double data, char* buf);
// 自定义类型 Foo, Bar
void decode(const Foo& data, char* buf);
void decode(const Bar& data, char* buf);

这种方案当然可行，但我们不满足于此，因为每增加一种数据类型就需要重新实现一个函数，而同一类数据（int, unsinged int）可以使用同样的编码方法。我们想要的是针对同一种数据类型，只编写一个函数，这样有可能实现吗？

方案二：模板函数+内置字段
下面我们尝试使用模板函数来实现，自定义数据类型中定义类型字段，然后在函数中进行判断。

// 自定义类型
enum Type {
TYPE_1,
TYPE_2
};
class Foo {
Type type = Type::TYPE_1;
};
class Bar {
public:
Type type = Type::TYPE_2;
};
// 模板函数
template<typename T>
void decode(const T& data, char* buf) {
if(T::type == Type::TYPE_1) {
...
}
else if(T::type == Type::TYPE_2) {
..
}
...
}

这样一来，对于同一种自定义类型，我们只需要写一遍 decode 函数就可以了，但是对于系统自定义变量 int, double 而言，是无法在其内部定义 type 的，这时候我们该怎么办呢？这时候就需要用到 traits 技术了。

方案三：traits 模板类
traits 技术的关键在于，使用另外的模板类 type_traits 来保存不同数据类型的 type，这样就可以兼容自定义数据类型和内置数据类型，代码如下：

// 定义数据 type 类
enum Type {
TYPE_1,
TYPE_2,
TYPE_3
}

对于自定义类型，与方案二中类似，我们在类内部定义了数据类型 type，然后在 traits 类中定义同样的 type

// 自定义数据类型
class Foo {
public:
Type type = TYPE_1;
};
class Bar {
public:
Type type = TYPE_2;
};
template<typename T>
struct type_traits {
Type type = T::type;
}

对于内置数据类型，使用模板类的特化为自定义类型生成独有的 type_traits

// 内置数据类型
template<typename int>
struct type_traits {
Type type = Type::TYPE_1;
}
template<typename double>
struct type_traits {
Type type = Type::TYPE_3;
}
这样就可以为不同数据类型生成统一的模板函数

// 统一的编码函数
template<typename T>
void decode<const T& data, char* buf) {
if(type_traits<T>::type == Type::TYPE_1) {
...
}
else if(type_traits<T>::type == Type::TYPE_2) {
...

总结
traits 技术的关键在于使用第三方模板类 traits，利用模板特化的功能，实现对自定义数据和编译器内置数据的统一

参考：https://codeleading.com/article/44376031282/