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STL源码剖析 3、迭代器概念与traits编程技法迭代器Traits编程技法——STL源代码门钥iterator源代码完整重列SGI STL的私房菜 __type_traits

迭代器

设计思维

设计模式:提供一种方法,使之能够依序巡访某个聚合物(容器)所含的各个元素,而又无需暴露该聚合物的内部表述方式。

迭代器作用:STL的中心思想是将容器和算法分开,彼此独立设计,最后再用胶着剂将它们撮合在一起,迭代器扮演胶着剂

迭代器是一种是智能指针

迭代器行为类似于指针,最重要的作用是内容提领(deference)和成员访问(member access),因此,迭代器最重要的编程工作就是对operator*和operator->进行重载工作,可以参考auto_ptr(过时了)。

为什么每种STL容器有专属迭代器?

迭代器的实现需要容器细节:

 要完成一个容器如List的迭代器,需要暴露很多List实现细节,如1.为了制作begin和end两个迭代器,迭代器内部需要链表节点的指针,暴露了链表节点。2.为了打成++,需要暴露next属性。

暴露细节无法避免,干脆让容器设计者开发专属迭代器

迭代器相应型别

概念:迭代器所指之物的型别等

问题:C++只支持sizeof(),不支持typeof(),不能识别迭代器所指之物的型别

解决:

方法1.利用function template的参数推导机制

局限性:

 ●五种类型不能全推出

 ●不能用于函数的返回值,template参数推导的只是参数

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Traits编程技法——STL源代码门钥

traits大量运用于STL中,利用“内嵌型别”的编程技巧与编译器的template参数推导功能,增强了C++未能提供的关于型别认证方面的能力

方法2.声明内嵌型别

可以返回迭代器所指类型

局限性:并不是所有的迭代器都是类,如原生指针。不是类就无法定义内嵌型别。

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方法3.traits(traits意为特性)

偏特化:针对template参数更进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本,不一定要指定template部分参数。

//这也是一种偏特化,这个特化版本适用于“T为原生指针”的情况
//“T为原生指针”是对“T为任何型别”的限制,只要限制了就是特化
template<typename T>
class C<T*>{}
           

traits萃取迭代器特性

//1.如果I(迭代器)定义了自己的value type,那么萃取出的value_type就是I::value_type
template<class I>
struct iterator_traits{		
	typedef typename I::value_type value_type;
};
//2.原生指针特化版,如int*不是类,没有定义value type,也可以萃取出所指的类型
template<class T>
struct iterator_traits<T*>{
	typedef T value_type;
};
//3.原生const指针特化版,我们不需要const特性
template<class T>
struct iterator_traits<const T*>{
	typedef T value_type;
};
           

应用

可以用

typename iterator_traits<I>::value_type

来得到任何迭代器I的value_type

迭代器的五种型别

为了所开发的容器与STL兼容,一定定义五种相应型别

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1.value type

概念:迭代器所指对象的型别

具体见上面

2.difference type

概念:两个迭代器之间的距离(元素个数)

traits:

//1.普通版本,针对类内定义了difference_type
template<class I>
struct iterator_traits{
	typedef typename I::difference_type difference_type;
};
//2.原生非const指针版本
template<class T>
struct iterator_traits<T*>{
	typedef ptrdiff_t difference_type;	//ptrdiff_t为两个指针的差,定义于<cstddef>
};
//3.原生const指针 略
template<class T>
struct iterator_traits<const T*>{
	typedef ptrdiff_t difference_type;	//ptrdiff_t为两个指针的差,定义于<cstddef>
};
           

应用:STL的计数函数count(),返回值必须使用迭代器的difference type

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3.reference type

4.pointer type

区分:reference type和pointer type

Item& operator*() const{return *ptr;}		//Item&是reference type
Item* operator->() const{return ptr;}		//Item*是pointer type
           

traits:

//1.普通版本,针对class type
template<class I>
struct iterator_traits{
	typedef typename I::pointer pointer;
	typedef typename I::reference reference;
};
//2.针对非const原生指针
template<class I>
struct iterator_traits<T*>{
	typedef T* pointer;
	typedef T& reference;
};
//2.针对非const原生指针
template<class I>
struct iterator_traits<const T*>{
	typedef const T* pointer;
	typedef const T& reference;
};
           

5.iterator_category

●五类迭代器:

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●关系:

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●考虑效率:如果对Random类一个个移动效率太低,所以要根据类别调用不同的函数

 方法1:缺乏效率

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 方法2:函数重载

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●traits实现

//这个traits比前面四种难理解一点
//如value type萃取的是iter所指的类型,iterator_categoty萃取的就是属于五类迭代器中的哪一类
//萃取的是迭代器的最强类型

//1.普通版本,类内自行指定
template<class I>
struct iterator_traits{
	typedef typename I::iterator_category iterator_category;
};
//2.原生指针版本,原生指针是一种Random 
template<class I>
struct iterator_traits<T*>{
	typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
};
//3.原生const指针版本,原生cosnt指针是一种Random 
template<class I>
struct iterator_traits<const T*>{
	typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
};
           

std::iterator的保证

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iterator源代码完整重列

见p101

注意:

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SGI STL的私房菜 __type_traits

萃取什么:型别的特性,即这个型别是否有默认构造,默认析构,默认拷贝构造/操作符

区别:iterator_traits负责萃取迭代器的特性,__type_traits则负责萃取型别的特性。

SGI STL一般化:

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偏特化:

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应用:和迭代器型别差不多,获取五个属性中的一个,然后true和false临时变量调用不同的重载函数

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