Item 47 用trait类提供类型信息

STL主要由容器、迭代器和算法这三类模板组成。也包含一些工具模板，比如：

template<typename IterT, typename DistT> void advance(IterT& it, DistT d); // it += d

在实现上，只有支持随机访问的迭代器才能用+=，功能稍弱的只能用++和--重复执行。

迭代器分5类：
1> Input Iterator 只能前行，一次一步，指谁读谁，而且只能读一次。代表：istream_iterator
2> Output Iterator 与上同。用于写操作。代表：ostream_iterator

这两类功能最弱，只能用于那些单行的算法（one-pass）。

3> Forward Iterator 前行，一步，可读写多次。所以可用于多行算法（multi-pass）。代表：slist
4> Bidirectional Iterator 前后双行，一步，可读写多次。代表：list、set、multiset、map、multimap
5> Random Access Iterator 前后双行，N步，可读写多次。代表：vector、deque、string

使用上面的迭代器来实现advance，大致是下面的样子：

template<typename IterT, typename DistT> void advance(IterT& iter, DistT d) { if (iter is a random_access_iterator) { iter += d; } else { if (d >= 0) { while (d--) ++iter; } else { while (d++) --iter; } } }

我们如何才能在编译时知道一个迭代器的类型呢？

C++的世界使用trait类来实现这个功能。下面是迭代器的trait类模板：

template<typename IterT> struct iterator_traits;

● 先为这五类迭代器定义五个标签，每个标签代表一种迭代器。注意每个标签都是空的，它们只有名字而已。

struct input_iterator_tag {}; struct output_iterator_tag {}; struct forward_iterator_tag: public input_iterator_tag {}; struct bidirectional_iterator_tag: public forward_iterator_tag {}; struct random_access_iterator_tag: public bidirectional_iterator_tag {};

● 用这些标签给每个容器的迭代器定义一个iterator_category类型。这样，每个迭代器就都有了个叫做 iterator_category 的内置类型。

template < ... > class deque { public: class iterator { public: typedef random_access_iterator_tag iterator_category; ... }; ... }; template < ... > class list { public: class iterator { public: typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category; ... }; ... };

● 然后让trait类重复一遍该定义。这样迭代器的trait类就能识别所有迭代器的category信息了。

template<typename IterT> struct iterator_traits { typedef typename IterT::iterator_category iterator_category; ... };

● 为了让C++的指针也支持trait类，需要再重复一遍该定义

template<typename IterT> // partial template specialization struct iterator_traits<IterT*> // for built-in pointer types { typedef random_access_iterator_tag iterator_category; ... };

● 于是，advance可以根据迭代器的种类做出判断了：

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)) ... }

不过，如此实现的advance有两个问题：其中之一将在Item 48里讨论。先介绍另一个：
iterator_traits<IterT>::iterator_category其实在编译时就可以决定了。if语句是在运行时对其进行的判断。
我们编译时就可以解决的问题，不应该留到后面。

对于advance在编译时对类型的判断，我们可以用“重载”来实现。

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()); }

● STL中广泛使用了trait类，如char_traits和numeric_limits。TR1中的：
is_fundamental<T>
is_array<T>
is_base_of<T1, T2>