STL 萃取(Traits)机制剖析

模板特化

在将萃取机制之前，先要说明模板特化

当有两个模板类，一个是通用泛型模板，一个是特殊类型模板，如果创建一个特殊类型的对象，会优先调用特殊的类型模板类，例如：

template <typename T>   //泛型模板
class MyClass
{
public:
    MyClass()
    {
        cout << "T MyClass!" << endl;
    }
    ~MyClass()
    {
        cout << "~T MyClass!" << endl;
    }
};

template<>
class MyClass<int>  //全特化模板
{
public:
    MyClass()
    {
        cout << "int MyClass!" << endl;
    }
    ~MyClass()
    {
        cout << "~int MyClass!" << endl;
    }
};

int main()
{
    MyClass<char> mc0;
    MyClass<int> mc1;   
    return 0;
}

运行结果：

T MyClass!
int MyClass!
~int MyClass!
~T MyClass!

萃取机制

现在举一系列例子来说明萃取机制

现在有两个类，需要完成相同的功能GetSum返回求和值

//int类型
class IntArray
{
public:
    IntArray()
    {
        a = new int[10];
        for (int i = 0; i < 10; ++i)
        {
            a[i] = i + 1;
        }
    }
    ~IntArray()
    {
        delete[] a;
    }

    int GetSum(int times)   //对整数求和
    {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 10; ++i)
            sum += a[i];
        cout << "int sum=" << sum << endl;
        return sum * times;
    }
private:
    int *a;
};

//Float类型
class FloatArray
{
public:
    FloatArray()
    {
        f = new float[10];
        for (int i = 1; i <= 10; ++i)
        {
            f[i - 1] = 1.0f / i;
        }
    }
    ~FloatArray()
    {
        delete[] f;
    }
    float GetSum(float times)   //对浮点数求和
    {
        float sum = 0.0f;
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            sum += f[i];
        cout << "float sum=" << sum << endl;
        return sum * times;
    }
private:
    float* f;
};

我们可以看到，这样写代码冗余度很高，一部分功能比如GetSum函数，两个类都有，能不能用一个类完成？

先定义一个类，通过泛型，调用对应对象的GetSum函数得到结果。

template<class T>
class Apply
{
public:
    float GetSum(T& t, float inarg)
    {
        return t.GetSum(inarg);
    }
};

这种方法不能完全解决我们的问题(函数返回值和参数类型固定，就会导致异常)，如何解决变化的输入输出参数？traits技术就能解决问题。

template<class T>   //可以什么都不用写，说明定义了一个模板类
class NumTraits
{};

//模板特化IntArray
template<>
class NumTraits<IntArray>
{
public:
    typedef int resulttype;
    typedef int inputargtype;
};
//模板特化FloatArray
template<>
class NumTraits<FloatArray>
{
public:
    typedef float resulttype;
    typedef float inputargtype;
};

template<class T>
class Apply2
{
public:
    NumTraits<T>::resulttype GetSum(T& obj, NumTraits<T>::inputargtype inputarg)
    {
        return obj.GetSum(inputarg);
    }
};

int main()
{
    IntArray intary;
    FloatArray floatary;
    Apply2<IntArray> ai2;  //采用萃取
    Apply2<FloatArray> af2; //采用萃取
    cout << "2整型数组的和3倍：" <<ai2.GetSum(intary,3) << endl;    //返回整形
    cout << "2浮点数组的和3.2倍：" << af2.GetSum(floatary,3.2f) << endl;    //返回浮点型
    return 0;
}

为什么两个类中都定义了resulttype和inputargtype，为什么要把返回类型、输入参数，都定义为相同的名称呢？因为为了编制模板类共同的调用接口做准备。

为了简化Apply2函数的定义形式，再次巧妙运用typedef进行定义，代码如下，与原始功能相同。

//泛型模板类
template<class T>
class NumTraits
{}; //可以什么都不用写，说明定义了一个模板类

template<> //模板特化
class NumTraits<IntArray>
{
public:
    typedef int resulttype;
    typedef int inputargtype;
};

template<> //模板特化
class NumTraits<FloatArray>
{
public:
    typedef float resulttype;
    typedef float inputargtype;
};

template<class T>
class Apply2
{
public:
    typedef NumTraits<T>::resulttype result;
    typedef NumTraits<T>::inputpara input;
    
    result GetSum(T& obj, intput inputarg)
    {
        return obj.GetSum(inputarg);
    }
};

总结

萃取机制在STL中被广泛运用，借助模板特化和和typedef可以将接口做到通用，降低了代码的冗余度，提高了代码的复用

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