这篇文章主要介绍“c++下traits怎么使用”,在日常操作中,相信很多人在c++下traits怎么使用问题上存在疑惑,小编查阅了各式资料,整理出简单好用的操作方法,希望对大家解答”c++下traits怎么使用”的疑惑有所帮助!接下来,请跟着小编一起来学习吧!
1. 指针萃取器pointer_traits说明
首先说明一下哈,官方并没有指针萃取器这个名称,其实
pointer_traits是类模板,它是c++11以后引入的,可以通过传入的重绑定模板类型得到相应的指针类型,比较官方的描述是:
pointer_traits类模板提供标准化方法,用于访问类指针类型的某些属性。
那么为什么要把这个
pointer_traits拿出来单独说明一下呢,因为类似之前的内存分配器一样,它是stl中某些容器的使用前提,在讲容器的时候,绕不开它,所以先把它搞清楚了有助于后续的学习和理解。
为什么要叫指针萃取器呢,我理解它类似于内存萃取器
allocator_traits,都是根据模板参数去得到某种类型,并且traits也有萃取的意思,所以我这里就叫指针萃取器了。
2. 指针萃取器源代码分析
类模板
pointer_traits在标准库中有两个版本,一个特化版本,一个非特化版本,源代码都在
bits/ptr_traits.h头文件中,当然实际使用的时候它是被包含在头文件
memory中的。
2.1 非特化
pointer_traits
我们先分析一下非特化版本的源代码,如下:
//pointer_traits类模板 template<typename _Ptr> struct pointer_traits { private: template<typename _Tp> using __element_type = typename _Tp::element_type; template<typename _Tp> using __difference_type = typename _Tp::difference_type; template<typename _Tp, typename _Up, typename = void> struct __rebind : __replace_first_arg<_Tp, _Up> { }; //如果__void_t参数里面类型存在则直接使用下面这个结构体,否则使用上面那个 template<typename _Tp, typename _Up> struct __rebind<_Tp, _Up, __void_t<typename _Tp::template rebind<_Up>>> { using type = typename _Tp::template rebind<_Up>; }; public: using pointer = _Ptr; using element_type = __detected_or_t<__get_first_arg_t<_Ptr>, __element_type, _Ptr>; using difference_type = __detected_or_t<ptrdiff_t, __difference_type, _Ptr>; template<typename _Up> using rebind = typename __rebind<_Ptr, _Up>::type; static _Ptr pointer_to(__make_not_void<element_type>& __e) { return _Ptr::pointer_to(__e); } static_assert(!is_same<element_type, __undefined>::value, "pointer type defines element_type or is like SomePointer<T, Args>"); };
对于这段代码,其实初看起来是有点懵的,但是万变不离其宗,一个类被定义出来,最后是给别人使用的,所以对于类类型而言,我们只要搞懂它的公共成员都有些什么作用,那大概也就知道这个类的作用了。
这里需要说明一下
__detected_or_t的作用,它也是一个类型模板,声明如下:
template<typename _Default, template<typename...> class _Op, typename... _Args> using __detected_or_t = typename __detected_or<_Default, _Op, _Args...>::type;
作用是如果
_Op<_Args...>是一个有效的类型,那这个类型就是
_Op<_Args...>,否则就是
_Default。
那么对于类模板
pointer_traits,它的公共成员作用如下:
pointer,这个其实就是模板参数
_ptr
的一个别名;element_type,也是一个别名,如果
_ptr::element_type
这个类型存在,则它就是_ptr::element_type
这个类型,如果_ptr::element_type
这个类型不存在,但是_ptr
是一个模板特化,则它就是_ptr
,否则就是__undefined
,其实就是无意义类型了;difference_type,也是一个别名,如果
_ptr::difference_type
这个类型存在,则它就是_ptr::difference_type
,否则就是ptrdiff_t
类型;template<typename _Up>using rebind,它是一个类型别名模板,由类
pointer_traits
的模板参数和rebind的模板参数一起决定最终到底是什么类型,若_ptr::rebind<_Up>
这个类型存在则它就是_ptr::rebind<_Up>
,否则根据类型模板__replace_first_arg
的实现,若_ptr
是模板特化_Template<_Tp, _Types...>
,则它是_Template<_Tp, _Types...>
,否则就没有类型;pointer_to,它是一个静态成员函数,调用模板类型的pointer_to函数,所以具体什么作用取决于
_ptr
的实现,但根据字面意思应该是获取element_type
类型对象的地址。
所以总的来看,说白了类模板
pointer_traits其实就是用于获取模板参数
_ptr的某些类型属性,那从这里反推一下,也能知道这个模板参数类型需要具有一些什么属性。
2.2 特化
pointer_traits
接下来看一下特化类模板
pointer_traits的源代码实现:
template<typename _Tp> struct pointer_traits<_Tp*> { typedef _Tp* pointer; //为特化类型取个别名 typedef _Tp element_type; //为模板类型取别名 typedef ptrdiff_t difference_type; template<typename _Up> using rebind = _Up*; static pointer pointer_to(__make_not_void<element_type>& __r) noexcept { return std::addressof(__r); } };
对于特化类型,它的公共成员与非特化其实是一致的,只是它是为
_Tp*类型提供的特化,对于其他公共成员,这里比较简单,就不再多说了,重点再看一下
template<typename _Up> using rebind这个类型别名模板,它直接获取一个
_Up*类型的指针,结合整体来看,它的作用就是:重绑定类型成员模板别名,使得可以由指向
_Tp的指针类型,获取指向
_Up的指针类型。
源代码分析完以后,貌似有点印象了,但是我们具体应该怎么使用呢?
3. 指针萃取器的简单使用
我们先写一段例子代码,如下:
#include <memory> #include <iostream> #include <typeinfo> #include <cxxabi.h> //将gcc编译出来的类型翻译为真实的类型 const char* GetRealType(const char* p_szSingleType) { const char* szRealType = abi::__cxa_demangle(p_szSingleType, nullptr, nullptr, nullptr); return szRealType; } int main() { using ptr = typename std::pointer_traits<int*>::template rebind<double>; ptr p1; const std::type_info &info = typeid(p1); std::cout << GetRealType(info.name()) << std::endl; return 0; }
上面这个例子很显然用到了特化的
pointer_traits,并且用的rebind属性,由指向int的指针类型获得了指向double的指针类型,代码输出如下:
double*
看上面的代码,我们还是不知道
pointer_traits到底有啥作用,并且看起来是把简单的类型搞复杂了,但有一点,当我们不知道确切类型的时候,使用这个标准模板类获取指针类型还是蛮方便的,这一点在标准库的deque容器中就有使用。而对于非特化的
pointer_traits,看一下下面这段代码:#include <memory> #include <iostream> #include <typeinfo> #include <cxxabi.h> #include <string> struct test_traits { using element_type = int; using difference_type = double; }; struct test_traits2 { using element_type = std::string; using difference_type = size_t; }; const char* GetRealType(const char* p_szSingleType) { const char* szRealType = abi::__cxa_demangle(p_szSingleType, nullptr, nullptr, nullptr); return szRealType; } int main() { using type1 = typename std::pointer_traits<test_traits>::element_type; using type2 = typename std::pointer_traits<test_traits2>::difference_type; const std::type_info &info = typeid(type1); std::cout << GetRealType(info.name()) << std::endl; const std::type_info &info2 = typeid(type2); std::cout << GetRealType(info2.name()) << std::endl; return 0; }说白了,从这里看
pointer_traits的作用就是得到某些类型的属性,这个在类型未知的时候就比较有用,比较典型的用法是在标准库的allocator_traits类模板里面,我们之前说过,allocator_traits是内存萃取器,在这个萃取器里面,会通过pointer_traits获取一些分配器的类型属性。4. 从指针萃取器角度谈traits技法
所谓
traits,字面意思是特性、特征,所以说白了,traits技法其实就是获取未知类型的某些属性,为什么说是未知,因为traits主要用于模板编程中,根据模板类型去获取某些类型特性,如果是已知的类型,那就没有必要使用traits技法了。比如本篇文章所讲的
pointer_traits,它就是使用traits技法的典型案例,按照字面意思我们可以理解为指针的特性,所以非特化的pointer_traits它就是用于获取某些类指针的类型特性,而一般特化的pointer_traits其实是用于原生指针类型,比如int*这样的。下面我们再看一看怎么使用非特化的
pointer_traits获取类指针的特性,如下:#include <memory> #include <iostream> #include <typeinfo> #include <cxxabi.h> const char* GetRealType(const char* p_szSingleType) { const char* szRealType = abi::__cxa_demangle(p_szSingleType, nullptr, nullptr, nullptr); return szRealType; } int main() { using type = typename std::pointer_traits<std::shared_ptr<int>>::element_type; const std::type_info &info = typeid(type); std::cout << GetRealType(info.name()) << std::endl; return 0; }代码输出:
int,它获取了智能指针的element_type特性。