STL_源码剖析之三：迭代器与traits
1、迭代器的的设计思维——stl的关键所在
无论是泛型思维或STL的实际运用，迭代器都扮演着重要角色。STL的中心思想在于将容器和算法翻开，彼此独立。容器和算法的泛型化，从技术角度看并不困难，C++的class template和function template可以分别达成目标，如何设计出两者之间的粘合剂，才是大难题，而迭代器正是扮演了这个重要角色。以下是容器、算法和迭代器的合作演示，以算法find为例：
template <class InputIterator, class T>
InputIterator find(InputIterator first, InputIterator last, const T& value)
{
while (first!=last && *fist!=value)
++first;
return first;
}
迭代器是一种smart pointer
迭代器是一种类似指针的对象，指针的各种行为中，最重要的就是解引用(dereference,内容提取)和成员访问(member access)；因此迭代器实现最重要的工作就是对operator*和operator->进行重载。
迭代器相应类型
在使用迭代器的算法中，我们很可能需要知道迭代器的相应类型：迭代器所指之物的类型。假设算法中要求宣告一个变量，以迭代器所指的类型为类型，该如何是好？
用函数模板的参数推导机制可以解决这个问题：
template <class I>
void func(I iter)
{
func_impl(iter,*iter); //func的实现全部移往func_impl
}
template<class I, class T>
void func_impl(I iter, T t)
{
T temp; //这里解决了问题
...
}
可如果迭代器类型要用于函数的返回值就没有办法了，应为函数模板的参数推导只能推导参数，不能推导返回值。
声明嵌套类型似乎是一个好方法，像这样：
template <class I>
struct MyIter
{
typedef T value_type;
}
template <class I>
typename I::value_type func(I iter)
{
return *iter;
}
看起来不错，但还有一个缺陷，并不是所有的迭代器都是class type，比如原生指针类型；如果不是class type，就无法为它声明嵌套类型。但STL必须接受指针作为一种迭代器。
2、traits编程技术-stl源码门轮
traits模板类和partial specilization可以解决上节最后提出的问题。traits，顾名思义，是专门要来提取某个类型特性的类。iterator traits就是用来提取迭代器特性的类。
value_type是traits的特性之一：
template <class I>
struct iterator_traits
{
typedef typename I::value_type value_type;
}
上面这个traits表明，如果I定义有自己的value_type,那么traits提取的的value_type就是I::value_type。上述那个函数的声明可以改成：
template <class I>
typename iterator_traits<I>::value_type func(I iter)
{
return *iter;
}
这里除了多了一层间接性，又带来什么好处呢？好处是traits可以由特化版本，我们定义traits的一个偏特化版本如下：
template <class T>
struct iterator_traits<T*>
{
typedef T value_type;
}
这样traits就可以提取原生指针类型所指类型了。
traits扮演特性提取机的角色，这里所谓迭代器特性，指的就是迭代器的相应类型。若要这个traits能够有效运作，每一个迭代器必须遵守约定，以嵌套类型定义的方式，声明所需的相关类型，谁不遵守这个约定就不能容于stl这个大家庭。
常用的迭代器相关类型有五种，traits会很忠诚地提取出来：
template <class I>
struct iteraotr_traits
{
typedef typename I::iterator_category iterator_category;
typedef typename I::value_type value_type;
typedef typename I::deference_type deference_type;
typedef typename I::pointer pointer ;
typedef typename I::reference reference;
}
迭代器相关类型之一：value_type
迭代器所指对象的类型
迭代器相关类型之二：deference_type
表示两个迭代器之间距离的类型
迭代器相关类型之三：pointer
迭代器所指对象的原生指针类型
迭代器相关类型之四：reference
迭代器所指对象的原生引用类型
迭代器相关类型之五：iterator_category
表明迭代器的类型。
迭代器的分类
上节提到的iterator_category特性是最复杂的一个特性，我们先讨论下迭代器的分类。
根据迭代器移动特性和行为动作，可以分成五类：
Input Iterator：所指对象只读；
Output Iterator：只写；
Forward Iterator：读写；
Bidirectional Iterator：可双向移动；
Random Access Iterator：前四种只提供一部分指针运算能力，前三种支持operator++，第四种支持operator--。第五种则提供了所有：P+n,p-n,p[n],p1-p2,p1<p2。
上述五种分类之间是一种强化关系：Input Iterator和Output Iterator平级，Forward Iterator强化了这两者，Bidirectional Iterator强化了Forward Iterator，Random Access Iterator强化了Bidirectional Iterator。
从iterator_traits的定义可以推测，最终是以不包含数据的C++类来表示的。
迭代器的分类可以最大化某些算法的执行效率，以advance函数为例：
template <class InputIterator, class Distance>
void advance(InputIterator& i, Distance n)
该函数将会针对不同的迭代器分类采用不同的策略，RandomAccessIterator直接移动n，对其他类型则移动n步。
上面这个函数的签名来自stl源码，它的模板参数命名为InputIterator，这其实是stl的一个约定，以算法所能支持的最低阶的迭代器类命名。
3、SGI STL的私房菜：_type_traits
traits编程技法很棒，大量运用于stl的实现当中，它利用嵌套内省声明和编译器的模板参数推导功能，补强C++未能提供的关于类型认证方面的能力。
stl只对迭代器加以规范，制定出iterator_traits这样的东西。SGI把这一技法扩大到迭代器以外的世界，于是就有了_type_traits。iterator_traits负责提取额迭代器的信息，_type_traits负责提取类型特性。
此处我们关注的类型特性包括：这个类型是否具有non-trivial default ctor；是否具有non-trivial copy ctor；是否具有no-trivial assignment ctor；是否具有non-trivial dtor。这些特性对于对象的创建拷贝移动的效率具有很大的意义。
_type_traits的定义如下：
template <class type>
struct _type_traits
{
typedef _false_type has_trivial_default_ctor;
typedef _false_type has_trivial_copy_ctor;
typedef _false_type has_trivial_assignment_operator;
typedef _false_type has_trivial_dtor;
typedef _false_type is_POD_type;
}
模板_type_traits可以接受任何类型的参数，五个typedef将通过以下渠道获得：
1、一般具现，_type_traits的模板代码采取了最保守的定义，全部为_false_type；
2、特化版本，<type_traits.h>对C++的标量类型定义了对应的特化版本；
3、某些编译器会自动为类型生成适当的的特化版本
