c++:参数型别的推导

　　STL源码剖析--侯捷

• 总结

　　尽管现在的很多语言支持参数类型的判别，但是c/c++并不支持这一特性。

　　但是我们可以通过一些技巧使得c++具有自动判别参数类型的特性。

• 模板

　　我们都知道在模板类和模板函数中我们不用具体指定参数的型别，编译器会自动的判别参数的类型。

　　所以我们想可不可以把编译器运行时所确定的型别萃取出来呢？

　　可以通过内嵌型别实现。

#include <iostream>
using namespace std;

template <class T>
struct MyIter{
    typedef T value_type;
    //声明内嵌型别为value_type
    T* ptr;
    MyIter(T* p = 0):ptr(p){  }
    T& operator*()const{ return *ptr; }
};

template <class I>
typename I::value_type
//上面这一行告诉编译器这个型别，不然func无法返回
func(I ite)
{ return *ite; }

int main(int argc, const char *argv[])
{
    MyIter<int> ite(new int(8));
    cout << func(ite) << endl;
    //8
    return 0;
}
~    

　　这里的func函数就可以成功的把value_type萃取出来。

　　但是这里还有一个隐蔽的陷阱。

　　就是当我们这个迭代器是一个原生的指针时就会有问题，因为原生的指针并没有内嵌型别。

　　这就需要这个模板针对这个类型写一个偏特化的版本。

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3
 4 template <class T>
 5 struct MyIter{
 6     typedef T value_type;
 7     //声明内嵌型别为value_type
 8     T* ptr;
 9     MyIter(T* p = 0):ptr(p){  }
10     T& operator*()const{ return *ptr; }
11 };
12
13 template <class I>
14 struct iterator_traits_1{
15   typedef typename I::value_type value_type;
16 };
17 //对MyIter进行封装，获取它的内嵌型别
18
19 template <class T>
20 struct iterator_traits_1<T*>{
21   typedef T value_type;
22 };
23 //对原生指针进行型别的定义
24
25 template <class I>
26 typename iterator_traits_1<I>::value_type
27 //告诉编译器下面函数返回的型别
28 func(I ite)
29 { return *ite; }
30
31 int main(int argc, const char *argv[])
32 {
33     MyIter<int> ite(new int(8));
34     cout << func(ite) << endl;
35    //返回8
36     int a = 5;
37     int *b = &a;
38     cout << func(b) << endl;
39     //返回5
40     return 0;
41 }  

　　这里我们对原来的类型MyIter又多了一层封装，这样的好处呢就是可以让下面的函数对原生指针也可以使用。

　　为了可以使用原生指针，我们又写了一个偏特化的版本。

　　特化版本和偏特化的版本的区别是，特化版本只是针对某一特定的类型实现。

　　而偏特化版本是对于一组特定的类型特化，更具一般性。

　　这里我们是针对所有的原生指针生成一个偏特化版本。

• 关于traits

　　traits在这里的作用是非常重要的，它所扮演的角色不仅仅是对各个类型的兼容，而且也是一个“类型萃取机”。

　　需要说明的一点就是要想兼容traits，必须有相关的内嵌型别定义；这一点在STL的迭代器中至关重要。

• iterator部分源码重列

 1 //STL全部迭代器类型
 2 struct input_iterator_tag {};
 3 struct output_iterator_tag {};
 4 struct forward_iterator_tag {} : public input_iterator_tag {};
 5 struct bidirectional_iterator_tag : public forward_iterator_tag {};
 6 struct random_access_iterator_tag : public bidirectional_iterator_tag {};
 7
 8 template <class Category, class T, class Distance = ptrdiff_t, class Pointer = T*, class Reference = T&>
 9 struct iterator{
10     typedef Category      iterator_category;
11     typedef T             value_type;
12     typedef Distance      difference_type;
13     typedef Pointer       pointer;
14     typedef Reference     reference;
15 };
16
17 //类型萃取机traits
18 template <class Iterator>
19 struct iterator_traits{
20     typedef typename Iterator::iterator_category  iterator_category;
21     typedef typename Iterator::value_type         value_type;
22     typedef typename Iterator::difference_type    defference_type;
23     typedef typename Iterator::pointer            pointer;
24     typedef typename Iterator::reference          reference;
25 };
26
27 //针对原生指针的偏特化版本
28 template <class T>
29 struct iterator_traits<T*>{
30     typedef random_access_iterator_tag    iterator_category;
31     typedef T                             value_type;
32     typedef ptrdiff_t                     difference_type;
33     typedef T*                            pointer;
34     typedef T&                            reference;
35 };
36
37 //这个函数可以很方便的决定某个迭代器的类型（category）
38 template <class Iterator>
39 inline typename iterator_traits<Iterator>::iterator_category
40 iterator_category(const Iterator&)
41 {
42     typedef typename iterator_traits<Iterator>::iterator_category category;
43     return category();
44 }
45
46 //这个函数可以很方便的决定某个迭代器的distance_type
47 template <class Iterator>
48 inline typename iterator_traits<Iterator>::difference_type*
49 distance_type(const Iterator&)
50 {
51     return static_cast<typename iterator_traits<Iterator>::difference_type*>(0);
52 }
53
54 //这个函数可以很方便的决定某个迭代器的value_type
55 template <class Iterator>
56 inline typename iterator_traits<Iterator>::value_type*
57 value_type(const Iterator&)
58 {
59     return static_cast<typename iterator_traits<Iterator>::value_type*>(0);
60 }
61
62 //以下是整组的distance函数
63 //两个__distance函数中的第三个参数没有实际意义，仅仅是为了判别迭
64 //代器类型
65 template <class InputIterator>
66 inline iterator_traits<InputIterator>::difference_type
67 __distance(InputIterator first, InputIterator last, input_iterator_tag){
68     iterator_traits<InputIterator>::difference_type n = 0;
69     while(frist != last){
70         ++first; ++n;
71     }
72     return n;
73 }
74 template <class RandomAccessIterator>
75 inline iterator_traits<RandomAccessIterator>::difference_type
76 __distance(RandomAccessIterator first, RandomAccessIteratorIterator last,
77         random_access_iterator_tag){
78     return last - first;
79 }
80
81 template <class InputIterator>
82 inline iterator_traits<InputIterator>::difference_type
83 distance(InputIterator first, InputIterator last)
84 {
85     typedef typename
86         iterator_traits<InputIterator>::iterator_category category;
87     return __distance(first, last, category());
88 }                                                                                

　　关于这些特性，在STL大量的使用，一定程度上补充了c++的不足；

　　最重要的是这些特性帮助我们在程序编译时就完成了类型的判断，而不是自己写个函数在运行时判断，这样做

　　更快，更高效。