Note of Justin

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Justin 于 2009-12-16

這一部分其實是書中的第三章，坦白說看之前我知道什么是iterator，但是traits卻是從沒聽過。抓緊學習啊，很重要。
所以雖然第三章標題包含了迭代器和traits，這篇筆記只側重于traits的記錄。

在簡要說明迭代器(iterator)是一種智能指針(smart pointer)之后，侯捷開始介紹traits技法。(我想可以翻譯為特征引導，當然他老人家也說過了，簡單的術語寧可不翻譯)

• 迭代器的相應類別(iterator associated types)：我的理解是，在模板列表中添加一個模板變量，用來表明列表中某個迭代器的類別。
  就像簡歷里姓名之后又要帶個性別來說明此人的男/女一樣。下有代碼一段，高亮處為iterator associated types的應用：
  template? < class ?I,? class ?T > ??????????? // -------------
  void ?_func(I?anIterator,?T?aType)????? // ?Level?1:?this?is?where
  {????????????????????????????????????????? // ?we?see?the?type?of?the?iterator
  ???aType?TempVariable;???????????????? // ?and?do?something
  ??? // ?do?whatever?you?like?here
  }
  
  template? < class ?I > ???????????????????? // -------------
  inline?func(I?anIterator)????????????? ? // ?Level?2:?this?is?where
  {?????????????????????????????????????? // ?we?extract?the?type,?which
  ???_func(anIterator,? * anIterator);??? // ?frees?the?user?from?doing?this
  }
  
  int ?main( void )
  {
  ??? int ?i? = ? 7 ;
  ???func( & i);?????????????????????????? // --------------
  ??? // ?any?other?code????????? // ?Level?3:?this?is?how
  } ?????????????????????????????????????? // ?user?invokes?our?function
  

• 模板偏特化(template partial specialization)，不太喜歡侯捷翻譯的這個術語，每次看到都有頭疼的感覺。
  但是卻也找不出個合適的詞來代替，只能暫時理解為“通過限定模板函數的一部分參數類型來實現某種意義上的函數重載”，盡管這種“重載”的劃分依據是函數所屬的對象是通過不同的模板創建的。
  OK，為了方便腸道消化，上例子(出處)：

  #include? < iostream >
  using ? namespace ?std;
  ?
  template < class ?T,? class ?U,? int ?I > ? struct ?X
  {
  ??? void ?f()? {?cout? << ? " Primary?template " ? << ?endl;?}
  } ;
  ?
  template < class ?T,? int ?I > ? struct ?X < T,?T * ,?I >
  {?
  ??? void ?f()? {?cout? << ? " Partial?specialization?1 " ? << ?endl;}
  } ;
  ?
  template < class ?T,? class ?U,? int ?I > ? struct ?X < T * ,?U,?I >
  {
  ??? void ?f()? {?cout? << ? " Partial?specialization?2 " ? << ?endl;}
  } ;
  ?
  template < class ?T > ? struct ?X < int ,?T * ,? 10 >
  {
  ??? void ?f()? {?cout? << ? " Partial?specialization?3 " ? << ?endl;}
  } ;
  ?
  template < class ?T,? class ?U,? int ?I > ? struct ?X < T,?U * ,?I >
  {
  ??? void ?f()? {?cout? << ? " Partial?specialization?4 " ? << ?endl;}
  } ;
  ?
  int ?main()? {
  ???X < int ,? int ,? 10 > ?a;
  ???X < int ,? int * ,? 5 > ?b;
  ???X < int * ,? float ,? 10 > ?c;
  ???X < int ,? char * ,? 10 > ?d;
  ???X < float ,? int * ,? 10 > ?e;
  ???a.f();?b.f();?c.f();?d.f();?e.f();
  }
  

  執行結果是：
  ?? Primary template
  ?? Partial specialization 1
  ?? Partial specialization 2
  ?? Partial specialization 3
  ?? Partial specialization 4
  套用前面說的簡歷的例子：template partial specialization很貼心的提供了針對不同性別的不同的簡歷。填好名字之后，
  ?? 如果是男的，你就需要選擇你是否考慮加入本地的足球隊；
  ?? 如果是女的，可能會問你生理周期是多長；
  ?? 如果是春哥，也許就會要求提供原地滿血復活的咒語@#￥%
  

  • 給自己的話：利用模板的參數推導機制，我們可以在模板空間實現函數的重載。
    但是需要知道的是每次模板的推導都伴隨著一個臨時對象的產生和銷毀，這無形中就增加了代碼的執行代價(overhead)。至于代價有多大，沒有驗證過……

• 現在到了traits——類型提取。以下列出的是常用的(好吧我承認，是書中列出來的)迭代器相關的類型。由此我們可以得知有關迭代器的更多的信息。?????
  ?? iterator_category??? -? 用以提取迭代器的類別：InputIterator, OutputIterator, ForwardIterator, BidirectionalIterator, RandomAccessIterator
  ?? value_type????????? ?? -? 迭代器所指對象的類別?????
  ?? difference_type??? ?? -? 兩個迭代器之間的距離，如果這兩個迭代器分別指向容器的頭和尾，就是該容器的大小?????
  ?? pointer????????????????? ?-? 返回指向對象的指針?????
  ?? reference?????????????? -? 返回與對象相關聯的引用
  要注意的有兩點：
  一是我在這里用的一些詞或術語并不忠實于原作，僅僅為了我自己理解方便(且避免頭疼……)；
  二是這些迭代器相關的類型是STL已經定義好了的。直接拿來用就可以了(通過繼承iterator類就可以得到)。

• SGI中有對STL的有益補充：__type_traits。
  引用侯捷語“iterator_traits負責萃取迭代器的特性，__type_traits則負責萃取型別(type)的特性”也就是說除了以上列出的關于迭代器的traits，SGI的STL還提供了對一般類型對象的traits，羅列如下：?????
  has_trivial_default_constructor?????
  has_trivial_copy_constructor?????
  has_trivial_assignment_operator?????
  has_trivial_destructor?????
  is_POD_type
  以上五種traits，依具體對象的不同而定義(通過typedef)為__false_type或__true_type中的一個。
  前面四種都好理解，如果一個類里有指針成員并且需要對它們進行動態內存分配/釋放等操作，那么這四個traits都應該是__false_type的：這表明對于該類的對象，constructor/copy constructor/assignment operator/destructor是non_trivial的。
  或者再直接點說，在這種情況下這些函數需要一些額外的操作(對于復制函數而言，這意味著要額外申請空間，然后再拷貝這些指針成員所指向的對象)
  第五種trait中的POD沒看懂，也沒在侯捷的說明里找到更多解釋，只好再參考了這篇資料，順帶自我掃盲一下：(或許有疏漏謬誤@#￥%)
  • POD就是Plain Old Data，指的是C與C++共同支持的數據類型(可以理解為交集)
  • 要一一記憶POD的類別太麻煩，腦子不夠用。有個可供區分的特性，見下表：

    表達式	POD 類對象T	非POD 類對象 T
    ?new T	無初始化	按默認方式初始化
    ?new T()	總是按默認方式初始化
    ?new T(x)	總是通過構造函數初始化

    
    這樣一來就看到一個區別：非POD對象總是會被初始化的，而POD對象并不能保證這一點。
  • 另外POD對象在layout、initialization、copying、addressing上也有自己的特點，此文不是要討論POD，如果真的忘記了，就去看 這篇資料 吧。