使用traits技术表现迭代器类型 iterator_category

1.STL的迭代器类型标识，和容器中的迭代器类型。

2.使用trait技术实现stl的advance功能。

3.迭代器trait中的其他类型定义。 

 

1.STL的迭代器类型标识，和容器中的迭代器类型。

 熟悉的迭代器类型，输入、输出、前向、双向、随机。

c++标准程序库分别提供专属的卷标结构(tag struct)，一个空的结构体来标志具体是哪种类型迭代器。如下：

// ITERATOR STUFF (from <iterator>)// ITERATOR TAGS (from <iterator>) struct input_iterator_tag{ // identifying tag for input iterators };struct output_iterator_tag{ // identifying tag for output iterators };struct forward_iterator_tag: input_iterator_tag, output_iterator_tag{ // identifying tag for forward iterators 这些继承关系有有效的IS-A };struct bidirectional_iterator_tag: forward_iterator_tag{ // identifying tag for bidirectional iterators };struct random_access_iterator_tag: bidirectional_iterator_tag{ // identifying tag for random-access iterators};

而在每个容器中，就使用上述的tag struct标识自自身迭代器的类型，大概的思路是下面的样子，但真正源码实现复杂多。

// vector 容器 随机迭代器。list 容器 双向迭代器。
template<...> class vector{ public: class iterator{ public: typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
　　　　 // 类型定义： vector<T>::iterator::iterator_category 就是 random_access_iterator_tag
　　　　 // 即类型里面还有一个类型， 而这个类型仅仅是用来标识 这个类是属于哪个类型的。 }; };template<...> class list{ public: class iterator{ public: typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category; }; };

 

2.使用trait技术实现stl的advance功能。

STL标准模版库=｛容器templates，迭代器templates（关联容器 和 算法），算法templates，工具性template如advance｝。这里选择迭代器模版和Advance的实现来讲解trait技术。

 

先看看advance的用法：

// advance 函数签名
std::advance template <class Iterator, class Distance>void advance (Iterator& it, Distance n); // advance example #include <iostream> // std::cout #include <iterator> // std::advance #include <list> // std::listint main () {std::list<int> mylist;for (int i=0; i<10; i++) mylist.push_back (i*10);std::list<int>::iterator it = mylist.begin();std::advance (it,5); std::cout << "The sixth element in mylist is: " << *it << '\n';return 0; }

advance内部操作时候，需要知道advance的迭代器类型，看有哪些可用操作，比如随机访问器可以直接+= -=操作，前向仅支持++，输入输出均不支持，例子中的list属于双向，支持++，--。

所以在advance内部需要在取得某种类型信息，即迭代器的类型，进行不同的实现。

 

如何取得类型信息呢，在1中其实我们已经定义了迭代器的类型，可以通过 ”容器类型::iterator::iterator_category“来获取类型信息。

但如果要支持内置类型，比如指针是一种随机迭代器类型，那么类型信息就不能放在类型内了，意味着类型内的嵌套类的方式不能工作，所以类型的信息必须位于类型自身之外。

 

trait标准技术是把它放进一个template，并进行一个偏特化版本，来实现迭代器所属类型trait。trait特性的意思 就有有关迭代器的相关特性。

// 即再封装一层，如果是用户自定义的，就直接获取内部定义的迭代器类型 // 如果是内置类型，就直接给设定成他所属的迭代器类型，用模版偏特化 // iterator_traits template<typename IterT> struct iterator_traits{ typedef typename IterT::iterator_category iterator_category; // 注意: 这里typename关键字 指示编译器解析 IterT::iterator_category 为一个类型 ... };template<typename IterT> //template 偏特化，针对内置指针 struct iterator_traits<IterT*>{ typedef random_access_iterator_tag iterator_category; };

template<typename IterT> struct iterator_traits<const IterT*>{ typedef random_access_iterator_tag iterator_category; };  

 

在advance的用法中，就可以使用 iterator_traits 类来判断是什么类型

// advance运行时确定使用哪种迭代器类型版本
template<typename IterT, typename DistT> void advance(IterT& iter, DistT d) { if (typeid(typename std::iterator_traits<IterT>::iterator_category) == typeid(std::random_access_iterator_tag)) { iter += d;} else if(前向迭代器类型){ if (d < 0){throw std::out_of_range("Negative distance");} while (d--) ++iter; }else if(等等其他类型)... }

 

使用重载函数的机制，在编译器就确定调用哪个迭代器类型的advance，以提高运行时效率。

// advance编译器确定使用哪种迭代器类型版本 template<typename IterT, typename DistT> void advance(IterT& iter, DistT d) { doAdvance(iter, d, typename std::iterator_traits<IterT>::iterator_category()); } // 比如 双向迭代器的函数 。重载doAdvance，实现不同的迭代器类型的具体操作。 // 可以看到迭代器类型仅仅是个重载的作用,使得重载机制得以运行，都不需要变量名。 void doAdvance(IterT& iter, DistT d, std::bidirectional_iterator_tag) { if (d >= 0) {while (d--) ++iter;} else {while(d++) --iter;} }

 

3.迭代器trait中的其他类型定义

 

 

template<class IterT> struct iterator_traits{typedef typename IterT::iterator_category iterator_category;　　// 迭代器的类型所属typedef typename IterT::value_type value_type; 　　　　　　　　 // 迭代器所指对象的类型typedef typename IterT::difference_type difference_type;　　　　 // 迭代器之间的距离 typedef typename IterT::pointer pointer;　　　　　　　　　　　　　　// 迭代器所指内容的地址typedef typename IterT::reference reference;　　　　　　　　　　　 // 迭代器所指之内容 };template<typename IterT> //template 偏特化，针对内置指针 struct iterator_traits<IterT*>{ typedef random_access_iterator_tag iterator_category; typedef IterT value_type; typedef ptrdiff_t difference_type ;
typedef IterT* pointer ; typedef IterT& reference ; };

 

 

另外，STL提供了一个 iterator类，如果每个新设计的迭代器都继承他，可保证符合STL所需的规范。

// TEMPLATE CLASS iterator template<class _Category,class _Ty,class _Diff = ptrdiff_t,class _Pointer = _Ty *,class _Reference = _Ty&>struct iterator{ // base type for iterator classes typedef _Category iterator_category;typedef _Ty value_type;typedef _Diff difference_type;typedef _Pointer pointer;typedef _Reference reference;};

 

 

 

整理自 effective C++ 条款 47：使用traits classes表现类型信息

转载于:https://www.cnblogs.com/fulina/p/7058288.html

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总结

以上是生活随笔为你收集整理的使用traits技术表现迭代器类型 iterator_category的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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