traits技法小计

在学习算法导论的时候，对于各数据结构，天然是实现一个才算掌握，工具固然是template编程，可是本身的demo常常存在不少问题，好比没有给出迭代器啊，操做符重载
不够啊等等设计上的问题，而某些问题其实是从设计之初就该考虑的大框架，而非小细节。对于C++而言，STL无疑是最佳的参考资料，侯捷先生的STL源码剖析一书给咱们良好的示范，
而直接从第四章开始看会云里雾里，没法得其精髓，所以在学习算法之余决定尾随侯捷先生脚步，学习STL traits技法，从而能够从STL中学到更多的数据结构实现。

收获自是颇多，不只能够掌握数据结构的基础知识，还会教会咱们如何去筛选那些实现的方案，好比hash_table选择了chaining法解决冲突，map和set采用红黑树等等，
并且对咱们C++泛型编程技法和C++重载技术也是极好的锻炼，源码以前，满是宝藏。
固然前提是有良好的数据结构知识和C++primer程度的C++技能。
本文对侯捷先生的第二章进行简单归纳，便于往后查看，将一些和traits不太相关的好比C++语法等略去。


咱们以list的迭代器开发来逐步走入STL 迭代器的世界

  1 template<typename T>
  2 class List      //链表
  3 {
  4     void insert_front(T value);
  5     void insert_end(T value);
  6     void display(ostream &os=cout) const;
  7 private:
  8     ListItem<T>* _end;
  9     ListItem<T>* _front;
 10     long _size;
 11 };
 12 
 13 template<typename T>    
 14 class ListItem          //结点
 15 {
 16 public:
 17     T get_value()const;
 18     ListItem* next()const;
 19 private:
 20     T _value;
 21     ListItem* _next;
 22 };
 23 
 24 //要定义迭代器须要封装指针
 25 template<class Item>  // Item的实际参数是ListItem
 26 struct ListIter
 27 {
 28     Item *ptr;     //指向结点的指针，迭代器就是在此基础上封装
 29 
 30     ListIter(Item *p=0):ptr(p){}//构造函数
 31 
 32     Item& operator*()const{return *ptr;}//解引用
 33     Item* operator->()const{return ptr;}//->操做符
 34     //...
 35 };
 36 
 37 /*
 38 这里存在问题，咱们将listiter封装，并于list绑定，用于泛型算法
 39 时，没法获取iter所指对象型别以及迭代器距离，所指之物的引用和指针等，
 40 STL中借助模板类型推导来实现这一点
 41 */
 42 //第一想法是在模板形参表当中加入另外一个参数，即所指之物的类型,而后将双参数的函数放在private中，在public接口函数中调用private函数
 43 
 44 template<typename Item, typename value>
 45 class Item
 46 {
 47 private:
 48     void func_pri(Item iter,value v);
 49 public:
 50     void func(Item iter){func_pri(iter,*iter);}
 51 };
 52 //问题又来了，若是在返回值中想要获取类型怎么办？C++ 的参数推导不能够在返回值中使用，由于从C继承而来的函数的必要因素是参数和函数名，调用
 53 //一个函数并不须要返回值，所以若支持返回值自动推导，编译器可能没法获知其类型
 54 
 55 这里还有一种方法完成：
 56 template<class value>
 57 class Iter                    //    在迭代器的定义中内嵌一个关于value_type的声明
 58 {
 59     typedef value value_type;
 60 };
 61 
 62 template<class I>
 63 typename Iter::value_type  func(I i)   //这是某个Iter适用的函数（泛型算法，并非Iter类的成员函数），算法的形参为迭代器类型，在其中能够访问value_type，符合咱们的预期
 64 {
 65     return *i;
 66 }
 67 
 68 //只有一个小问题，和指针不兼容，由于指针不可内嵌声明，由于它不是类类型。
 69 咱们想到了C++中template编程的一种技法，即部分特化，注意部分特化和特化是不一样的，特化后实质已经不是模板，而部分特化是对模板的一个特殊状况，还是模板
 70 接下来正式介绍traits技法
 71 
 72 -------------------------------------------------------------------------------------------------
 73 //trait技法
 74 template<class I>
 75 struct iterator_traits
 76 {
 77     typedef typename I::value_type value_type;
 78     typedef typename I::iterator_category iterator_category;
 79     /*此型别比较特殊，是由于iterator有5种（写入、只读、读写、双向、随机）,应用于泛型算法时，不一样算法针对不一样类型的迭代器有不一样的效率，应该分开实现
 80     好比，对于+操做而言，随机迭代器效率是O（1），写入是O（n），应该针对随机迭代器另行实现
 81     让咱们想到了函数重载，但问题是上面的不一样类型的迭代器都是模板参数，编译器没法获取它的类型，所以没法重载，所以加入这一个参数做为标志，此标志必须是类类型，才能够推导进行重载决议
 82     具体的实现见P95*/
 83     typedef typename I::difference_type difference_type;
 84     typedef typename I::pointer pointer;
 85     typedef typename I::reference reference; 
 86 };
 87 部分特化版本--原生指针
 88 template<class P>
 89 struct iterator_traits<P*>
 90 {
 91     typedef typename P value_type;
 92     typedef typename random_access_iterator_tag iterator_category;
 93     typedef typename ptrdiff_t difference_type;
 94     typedef typename P* pointer;
 95     typedef typename P& reference; 
 96 };
 97 
 98 部分特化版本--const指针
 99 template<class P>
100 struct iterator_traits<const P*>
101 {
102     typedef typename P value_type;
103     typedef typename random_access_iterator_tag iterator_category;
104     typedef typename ptrdiff_t difference_type;
105     typedef typename const P* pointer;
106     typedef typename const P& reference; 
107 };
108 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
109 
110 template<class I>
111 typename iterator_traits<I>::value_type  func(I i)  //这个和上面的无区别，就是间接取了一下,但好处在于有部分特化版本，对于不一样类型的参数会返回正确的类型
112 {
113     return *i;
114 }
115 
116 
117 咱们本身实现iterator的时候，能够继承iterator class，见P100