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C++ Traits技术

要想深入的理解 STL 的迭代器、分配器等，就必须了解 C++ 模板编程中的一个技巧—— Traits 。

1 、问题的提出

C++ 的模板特性为泛型编程提供了支持。这样我们就可以编写更加通用的代码，而不必过分去关心参数的类型。然而事实却是，类型的不同，很多时候却影响到了算法中的某个小小的实现。举个标准库里的类 string,wstring 。

其实它们对应的是两个模板，前者单字符，后者宽字符。

typedef basic_string<char, char_traits<char>, allocator<char> > string;  typedef basic_string<wchar_t, char_traits<wchar_t>, allocator<wchar_t> > wstring;

模板 basic_string 需要有一个得出字符串长度的函数 length ，那么问题就来了。因为 char 和 wchar_t 所对应的求长度 API 并不一样。前者是 strlen, 后者是 wcslen 。

正是为了解决这样类似的问题， C++ 中的 traits 技巧被提炼出来了。

2 、解决方法

因为模板参数的类型不同，可能会影响到模板中具体的算法，那么我们就需要把这些与模板参数相差的方法从模板 basic _ string 中提取出来，而保证 basic _ string 算法的一致不受参数类型不同的影响。而上面的 char_traits 模板即是把与模板参数相差的方法都封装起来了。如果定义这样一个模板.

template<class _Elem> struct char_traits { static void __CLRCALL_OR_CDECL assign(_Elem& _Left, const _Elem& _Right)  {        // assign an element _Left = _Right; } static bool __CLRCALL_OR_CDECL eq(const _Elem& _Left, const _Elem& _Right) {        // test for element equality return (_Left == _Right); } //…… //…… //….. static size_t __CLRCALL_OR_CDECL length(const _Elem *_First) {        // find length of null-terminated sequence //                _DEBUG_POINTER(_First); size_t _Count; for (_Count = 0; !eq(*_First, _Elem()); ++_First) ++_Count; return (_Count); } };

这里的 legnth 实现是一个通胀算法循环遍历 , 并没有使用系统的 strlen,wcslen ，效率相对低一些。那么如果我一定要使用 strlen,wcslen 呢？

这里就需要用到模板的特化，也即指定模板的参数类型。

// STRUCT char_traits<wchar_t> template<> struct  char_traits<wchar_t>    { // properties of a string or stream wchar_t element static void __CLRCALL_OR_CDECL assign(_Elem& _Left, const _Elem& _Right)  { // assign an element  _Left = _Right;  } static bool __CLRCALL_OR_CDECL eq(const _Elem& _Left, const _Elem& _Right)  { // test for element equality  return (_Left == _Right);  }  ……  ……  ….. static size_t __CLRCALL_OR_CDECL length(const _Elem *_First)  { // find length of null-terminated sequence //  _DEBUG_POINTER(_First);  return (::wcslen(_First));  } };  // STRUCT char_traits<char> template<> struct  char_traits<char>     { // properties of a string or stream wchar_t element static void __CLRCALL_OR_CDECL assign(_Elem& _Left, const _Elem& _Right)  { // assign an element  _Left = _Right;  } static bool __CLRCALL_OR_CDECL eq(const _Elem& _Left, const _Elem& _Right)  { // test for element equality  return (_Left == _Right);  }  ……  ……  ….. static size_t __CLRCALL_OR_CDECL length(const _Elem *_First)  { // find length of null-terminated sequence //  _DEBUG_POINTER(_First);  return (::strlen(_First));  } };

当实现了上面两个特化的模板之后，在模板 basic_string 中，我们如果需要知道当前模板参数类型的字符串长度时，只需要调用 char_traits::length() 就可以调用到正确的函数了。

3 、总结

通过以上的事例，我们可以看出，具体的 traits 技巧非常简单。也就是将因为模板形参 ( 包括类型形参、非类型形参 ) 不同而导致的不同，抽取到新的模板中去，然后通过模板的特化 ( 全特化、偏特化均可，至少有一个模板形参不同即可 ) 来分别实现其不同。这一类的模板，都会在命名中加上 traits 以示区别，所以也会把运用这一类方法称为 C++ 的 traits 技术。 traits 技术更展现出了一种编程的思想，也即将相同的提出复用，将不同的部分通过接口来实现。将模板形参与基不同的实现绑定在一起，其实与设计模式中的状态模式很相似，都体现出了相同的编程思想。只不过前者是编译时确定的，后者则是运行时确定的。

4 、注意

Boost 中有这样一个例子。

template< typename T >  struct is_pointer{  static const bool value = false;  }; template< typename T >  struct is_pointer< T* >{  static const bool value = true;  };

这样我就可以通过 is_pointer<T>::value 来判断当前类型是否为指针类型。

非类型模板形参

Template<bool b> Struct algo_sort {   Template<typename T>   Static void sort(T& obj)   {    Quick_sort(obj);   } } Template<> Struct algo_sort<true> {   Template<typename T>   Static void sort(T& obj)   {    Select_sort(obj);   } }

这样就能够模板形参调用不同的排序方法了 .

模板形参不仅仅与变量方法有关 , 还可能与类型有类 .

template< typename T > struct STRUCT_TYPE {  typedef int MY_TYPE;  typedef LONGLONG POWER_TYPE; }; template<> struct STRUCT_TYPE<double> {   typedef float MY_TYPE;   typedef double POW_TYPE; }; template< typename T >  struct STRUCT_ALGO {  // 下面的Typename是指示T::MY_TYPE是一个类型而不是成员变量  // 在VS2005中加与不加均可  typedef typename T::MY_TYPE myType;  typedef T::POWER_TYPE powType;   powType GetPow(const myType& value)   {    return value*value;   } };