STL源码阅读-traits与迭代器

迭代器模式

提供一种方法，使之能够依序访问容器的各个元素，而又无需暴露容器的内部表述方式

STL设计的中心思想在于将数据容器和算法分离开，容器和算法分开设计，迭代器则是两者之间的胶着剂，一般迭代器的设计与容器细节相关，所以一般交给容器的设计者

迭代器相应型别

如何"获取迭代器的所指对象的型别"? 可以借助参数推导，但函数的返回值是无法推导的，如果声明内嵌型别typedef T value_type,那么对于原始指针就无法定义其内嵌型别，这时候模板偏特化可以做到

偏特化与traits

泛型思维对偏特化的定义是"针对template参数更进一步的条件限制所设计的一个特化版本"

我们可以使用

template <class I>
struct iterator_traits {
    typedef typename I::value_type value_type;
};
// 针对原始指针的特化版本
template <class T>
struct iterator_traits<T*> {
    typedef T value_type;
};
// 针对原始常量指针的特化版本
template <class T>
struct iterator_traits<const T*> {
    typedef T value_type;
};

常用迭代器型别

根据经验常用的迭代器相应型别有5种: value_type,difference_type,pointer,reference,iterator_catagoly

• value_type 如上，萃取出迭代器所指对象的类型
• difference_type 表示两个迭代器之间的距离，如STL中的count
• reference_type 根据是否允许改变“所指对象之内容”分为两种：constant iterator(如const int* p）和mutable iterator(如int* p)
• pointer 指向迭代器所指之物
• iterator_category

根据移动操作和施行操作，迭代器被分为五类

   input iterator             output iterator
        |                           |
        |                           |
        |___________________________|
                      |
                      |
               forward iterator
                      |
                      |
            bidirectional iterator
                      |
                      |
            random access iterator

上述箭头不是继承的关系，而是concept和refinement的关系

以advance为例，我们可以在运行时根据不同的类型，调用不同的advance函数，但这样影响效率，选择不同函数版本可以在编译器解决，只要增加tag就行

五个标记用的型别

struct input_iterator_tag {};
struct output_iterator_tag {};
struct forward_iterator_tag : public input_iterator_tag {};
struct bidirectional_iterator_tag : public forward_iterator_tag {};
struct random_access_iterator_tag : public bidirectional_iterator_tag {};

这些classes只作为标记用，所以为空，通过继承，我们可以少写一些重载函数

每个新设计的iterator应该提供这五个内嵌型别，不然可能无法与STL其他组件搭配，所以STL提供了一个iterator class如下，每个新设计的迭代器都继承自它，就可保证符合STL所需之规范

template <class Category,
          class T,
          class Distance  = ptrdiff_t,
          class Pointer   = T*,
          class Reference = T&>
struct iterator {
    typedef Category iterator_category;
    typedef T value_type;
    typedef Distance difference_type;
    typedef Pointer pointer;
    typedef Reference reference;
};
template <class Item>
struct ListIter : public iterator<forward_iterator_tag, Item> { /*...*/ };

参考

• STL源码剖析第三章：迭代器概念与traits编程技法