《Effective C++》读书笔记之item47：请使用traits classes表现类型信息

1.使用traits技术可以在编译期间获取某些类型信息，它要求对内置类型和用户自定义类型表现得一样好。标准模板库是把traits信息放到模板中，其中针对迭代器的被命名为iterator_traits，它是一个结构体：

template<typename IterT>
struct iterator_traits;

它的工作原理是：针对每一个类型IterT，在结构体中声明某个typedef名为iterator_category，这个typedef用于确认IterT的迭代器分类。它包括两部分实现：
(1)对于自定义类型，用户必须在类模板中声明一个typedef名为iterator_category，比如对双端队列和列表的模板类：

template<typename ...>
class deque{
public:
iterator{
public:
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;	//双端队列的迭代器可以随机访问
...
};
template<typename ...>
class list{
public:
iterator{
public:
typedef bidirectional_access_iterator_tag iterator_category;	//列表的迭代器可以随机访问
...
};

在iterator_traits中，获取迭代器的类型信息：

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

（2）对于内置类型的指针而言，iterator_traits提供一个偏特化版本：

template<typename IterT>
struct iterator_traits<IterT*>{
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;	//内置类型的指针类型与random access迭代器类似
...
};

因此，设计并实现traits class的步骤是：

（1）确认若干希望将来可取得的类型相关信息（例如对于迭代器，希望获取它的分类（见下））。
（2）为该信息选择一个名称（例如iterator_category）。
（3）提供一个模板和一组特化版本（如iterator_traits），内含希望支持的类型相关信息。

2.traits class的使用。如上所述的类型信息可以 在编译期间获取，但是此时需要对传递来的指针类型做出判断，如果使用if...else...分支判断语句，只有在运行期间才能获取。怎么办？
可以使用函数重载的办法：重载函数需要在编译期间通过确定参数类型来决定调用哪个版本，正好可以解决“编译期条件句”的问题。
PS：这个想法实在太牛了！
如前所述的迭代器类型问题，可以设计多个重载函数做适配于各个类型的操作，然后在同一个函数中调用它们。

template<typename IterT, typename DistT>
void advance(IterT&, DistT d){
doAdvance{		//doAdvance()函数有多个重载版本，这些版本的不同之处在于传递的迭代器的参数不同，见下
iter, d,
typename std::iterator_traits<IterT>::iterator_category()
);
..
};
template<typename IterT, typename DistT>		//这份实现用于random access迭代器
void doAdvance(IterT& iter, Dist d, std::random_access_iterator_tag)
{
iter+=d;
}
template<typename IterT, typename DistT>		//这份实现用于bidirectional迭代器
void doAdvance(IterT& iter, Dist d, std::bidirectional_iterator_tag)
{
if(d>=0){
while(d--)
++iter;
}
else{
while(d++)
--iter;
}
}
}
template<typename IterT, typename DistT>		//这份实现用于input迭代器，由于forward迭代器派生于input迭代器，也可用于forward迭代器
void doAdvance(IterT& iter, Dist d, std::input_iterator_tag)
{
if(d<0){
throw std::out_out_range("Negnative distance");	//对于input或forward迭代器，移动负距离会导致不明确的行为，因而抛出异常
}
while(d--)
++iter;
}

可见，使用traits class的方法是：

（1）建立一组重载函数或函数模板，彼此间的差异只在于各自的traits参数，令每个函数实现代码与其接受的traits信息相适配。
（2）建立一个控制函数或函数模板，它调用上述重载函数并传递traits class所提供的信息。

3.STL中的迭代器分为5类：

（1）input迭代器：模仿指向输入文件的阅读指针。只能向前移动，一次一步，客户能且只能读取一次所指的东西。典型代表是istream_iterator。
（2）output迭代器：模仿输出，只能向前移动，一次一步，客户只能改写所指的东西，只能改写一次。典型代表是ostream_iterator。
（3）forward迭代器：可做input和output的所有事情，可以读写所指物一次以上，如单向链表。
（4）bidirectional迭代器：可以向前向后移动，如STL中的list、set、multiset、map和multimap迭代器。
（5）random access迭代器：可以执行“迭代器算术”，即将指针向前向后移动任意长度，类似于内置指针。如vector、deque和string迭代器。

它们的继承关系（这里是卷标结构）如图所示，是一种公有继承体系：