STL—迭代器相关类型

迭代器相关类型(associated types)—迭代器指向元素的类型，及此类型衍生的出来的类型。如：

std::vector<int>::iterator it;
//此迭代器相关类型为: int(value_type), int*(pointer), int&(reference), size_t(difference_type),

那么迭代器相关类型有什么用呢？我们将std::max_element（原型如下）稍微修改一下，将std::max_element的返回值修改为最大值，而不是指向最大值的迭代器。怎么做？

// std::max_element原型
template <class ForwardIterator>
ForwardIterator max_element ( ForwardIterator first, ForwardIterator last )
{
if (first==last) return last;
ForwardIterator largest = first;
while (++first!=last)
if (*largest<*first)    // or: if (comp(*largest,*first)) for version (2)
largest=first;
return largest;
}

假设我们的输入为vector::iterator，现在我们只知道输入是指向int类型的迭代器，要返回一个int型的数据却不知道怎么表达。其实这个问题STL已经为我们解决好了。

traits技术

traits技术的中心思想—为每一个class type的迭代器定义它的相关类型（value_type、pointer、 reference、difference_type）,并使用iterator_traits迭代器的相关类型。

现在我们实现一个简单的迭代器，并进行类型的提取：

template <typename elemType>
class MyIter {
typedef elemType   value_type;
typedef elemType*  pointer;
typedef elemType&  reference;
typedef size_t     difference_type;
// ...
};
// 类型提取
template <typename ForwardIterator>
①typename ForwardIterator::value_type
max_element(ForwardIterator first, ForwardIterator last)
{
if (first==last) return *last;
ForwardIterator largest = first;
while (++first!=last)
if (*largest<*first)    // or: if (comp(*largest,*first)) for version (2)
largest=first;
return *largest;
}

此时类型提取的问题已经解决，但是到目前为止我们并没有用到iterator_traits,那么iterator_traits到底有什么用？刚才我们说到为每一个class type迭代器定义相关类型，非class type呢？如int, double*, …，别忘了我们一样可以向std::max_element传入数组指针。非*class type没有办法像class type一样在内部定义value_type，reference等相关类型（associated type）。那么非*class type如何像class type一样使用typename ForwardIterator::value_type来提取相关类型呢?我们且看iterator_traits定义：

template <class _Iterator>
struct iterator_traits {
typedef typename _Iterator::iterator_category iterator_category;
typedef typename _Iterator::value_type        value_type;
typedef typename _Iterator::difference_type   difference_type;
typedef typename _Iterator::pointer           pointer;
typedef typename _Iterator::reference         reference;
};

template <class _Tp>
struct iterator_traits<_Tp*> {
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
typedef _Tp                         value_type;
typedef ptrdiff_t                   difference_type;
typedef _Tp*                        pointer;
typedef _Tp&                        reference;
};

template <class _Tp>
struct iterator_traits<const _Tp*> {
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
typedef _Tp                         value_type;
typedef ptrdiff_t                   difference_type;
typedef const _Tp*                  pointer;
typedef const _Tp&                  reference;
}

正如看到的那样，iterator_traits有两个特化版本，有了这两个特化版本，不管是非class type的迭代器（如int或是const int）还是class type型迭代器 都可以通过iterator_traits来提取其相关类型。此时max_element就可以使用同一份实现。max_element就可以修改成这样：

// 类型提取
template <typename ForwardIterator>
typename iterator_traits<ForwardIterator>::value_type
max_element(ForwardIterator first, ForwardIterator last)
{
if (first==last) return *last;
ForwardIterator largest = first;
while (++first!=last)
if (*largest<*first)    // or: if (comp(*largest,*first)) for version (2)
largest=first;
return *largest;
}
// 类似实现std::distance

注①：ForwardIterator没有实例化之前，编译器并不知道ForwairdIterator::value_type代表的是什么，翻译器可以将之猜测为一个类的静态变量，亦或是一个静态方法。所以要请编译器知道它是一个类型，那么就需要在之前加上一个typename。