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C++箴言:为类型信息使用特征类


www.7dspace.com  更新日期:2006-2-8 10:34:57  七度空间


  我们真正想要的是一个针对在编译期间被鉴别的类型的 conditional construct(条件结构)(也就是说,一个 if...else 语句)。碰巧的是,C++ 已经有了一个得到这种行为的方法。它被称为 overloading(重载)。

  当你重载某个函数 f 时,你为不同的 overloads(重载)指定不同的 parameter types(形参类型)。当你调用 f 时,编译器会根据被传递的 arguments(实参)挑出最佳的 overload(重载)。基本上,编译器会说:“如果这个 overload(重载)与被传递的东西是最佳匹配的话,就调用这个 f;如果另一个 overload(重载)是最佳匹配,就调用它;如果第三个 overload(重载)是最佳的,就调用它”等等。看到了吗?一个针对类型的 compile-time conditional construct(编译时条件结构)。为了让 advance 拥有我们想要的行为方式,我们必须要做的全部就是创建一个包含 advance 的“内容”的重载函数的多个版本(此处原文有误,根据作者网站勘误修改——译者注),声明它们取得不同 iterator_category object 的类型。我为这些函数使用名字 doAdvance:

template<typename IterT, typename DistT> // use this impl for
void doAdvance(IterT& iter, DistT d, // random access
std::random_access_iterator_tag) // iterators
{
 iter += d;
}

template<typename IterT, typename DistT> // use this impl for
void doAdvance(IterT& iter, DistT d, // bidirectional
std::bidirectional_iterator_tag) // iterators
{
 if (d >= 0) { while (d--) ++iter; }
 else { while (d++) --iter; }
}

template<typename IterT, typename DistT> // use this impl for
void doAdvance(IterT& iter, DistT d, // input iterators
std::input_iterator_tag)
{
 if (d < 0 ) {
  throw std::out_of_range("Negative distance"); // see below
 }
 while (d--) ++iter;
}

  因为 forward_iterator_tag 从 input_iterator_tag 继承而来,针对 input_iterator_tag 的 doAdvance 版本也将处理 forward iterators(前向迭代器)。这就是在不同的 iterator_tag structs 之间继承的动机。(实际上,这是所有 public inheritance(公有继承)的动机的一部分:使针对 base class types(基类类型)写的代码也能对 derived class types(派生类类型)起作用。)

  advance 的规范对于 random access(随机访问)和 bidirectional iterators(双向迭代器)允许正的和负的移动距离,但是如果你试图移动一个 forward(前向)或 input iterator(输入迭代器)一个负的距离,则行为是未定义的。在我检查过的实现中简单地假设 d 是非负的,因而如果一个负的距离被传入,则进入一个直到计数降为零的非常长的循环。在上面的代码中,我展示了改为一个异常被抛出。这两种实现都是正确的。未定义行为的诅咒是:你无法预知会发生什么。

  给出针对 doAdvance 的各种重载,advance 需要做的全部就是调用它们,传递一个适当的 iterator category(迭代器种类)类型的额外 object 以便编译器利用 overloading resolution(重载解析)来调用正确的实现:

template<typename IterT, typename DistT>
void advance(IterT& iter, DistT d)
{
 doAdvance( // call the version
  iter, d, // of doAdvance
  typename // that is
  std::iterator_traits<IterT>::iterator_category() // appropriate for
 ); // iter's iterator
} // category

  我们现在能够概述如何使用一个 traits class 了:

  ·创建一套重载的 "worker" functions(函数)或者 function templates(函数模板)(例如,doAdvance),它们在一个 traits parameter(形参)上不同。与传递的 traits 信息一致地实现每一个函数。

  ·创建一个 "master" function(函数)或者 function templates(函数模板)(例如,advance)调用这些 workers,传递通过一个 traits class 提供的信息。

  traits 广泛地用于标准库中。有 iterator_traits,当然,再加上 iterator_category,提供了关于 iterators(迭代器)的四块其它信息(其中最常用的是 value_type )。还有 char_traits 持有关于 character types(字符类型)的信息,还有 numeric_limits 提供关于 numeric types(数值类型)的信息,例如,可表示值的最小值和最大值,等等。(名字 numeric_limits 令人有些奇怪,因为关于 traits classes 更常用的惯例是以 "traits" 结束,但是它就是被叫做 numeric_limits,所以 numeric_limits 就是我们用的名字。)

  TR1引入了一大批新的 traits classes 提供关于类型的信息,包括 is_fundamental<T>(T 是否是一个 built-in type(内建类型)),is_array<T>(T 是否是一个 array type(数组类型)),以及 is_base_of<T1, T2>(T1 是否和 T2 相同或者是 T2 的一个 base class(基类))。合计起来,TR1 在标准 C++ 中加入了超过 50 个 traits classes。

  Things to Remember

  ·traits classes 使关于类型的信息在编译期间可用。它们使用 templates(模板)和 template specializations(模板特化)实现。

  ·结合 overloading(重载),traits classes 使得执行编译期类型 if...else 检验成为可能。

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标题:C++箴言:为类型信息使用特征类 作者:fatalerror99 来源:blog
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