概述:
traits是一種特性萃取技術(shù),它在Generic Programming中被廣泛運(yùn)用,常常被用于使不同的類型可以用于相同的操作,或者針對不同類型提供不同的實現(xiàn).traits在實現(xiàn)過程中往往需要用到以下三種C++的基本特性:
enum
typedef
template (partial) specialization
其中:
enum用于將在不同類型間變化的標(biāo)示統(tǒng)一成一個,它在C++中常常被用于在類中替代define,你可以稱enum為類中的define;
typedef則用于定義你的模板類支持特性的形式,你的模板類必須以某種形式支持某一特性,否則類型萃取器traits將無法正常工作.看到這里你可能會想,太苛刻了吧?其實不然,不支持某種特性本身也是一種支持的方式(見示例2,我們定義了兩種標(biāo)示,__xtrue_type和__xfalse_type,分別表示對某特性支持和不支持).
template (partial) specialization被用于提供針對特定類型的正確的或更合適的版本.
借助以上幾種簡單技術(shù),我們可以利用traits提取類中定義的特性,并根據(jù)不同的特性提供不同的實現(xiàn).你可以將從特性的定義到萃取,再到traits的實際使用統(tǒng)稱為traits技術(shù),但這種定義使得traits顯得過于復(fù)雜,我更愿意將traits的定義限于特性萃取,因為這種定義使得traits顯得更簡單,更易于理解,^_^.
舉例:
上面提到過,traits可被用于針對不同類型提供不同的實現(xiàn),那么下面就舉兩個例子來說明如何實現(xiàn)這一點(diǎn).
Example 1:
假定我們需要為某個類設(shè)計一個可以對所有類型(包括普通的int/long...,提供了clone方法的復(fù)雜類型CComplexObject,及由該類派生的類)進(jìn)行操作的函數(shù)clone,下面,先用OO的方法來考慮一下解決方案.看到前面的條件,最先跳進(jìn)你腦子里的肯定是Interface,pure virtual function等等.對于我們自己設(shè)計的類CComplexObject而言,這不是問題,但是,對于基本數(shù)據(jù)類型呢?還有那些沒有提供clone方法的復(fù)雜類型呢?(這時候你可能會想,要是Java該多easy,所有類都默認(rèn)從Object派生,而Object已提供了一個默認(rèn)的clone方法,但是,要使類真正支持clone,還必須implements Cloneable,所以,同樣也不能避免這里遇到的麻煩).
下面是一個可能的解決方案:
template <typename T, bool isClonable>
class XContainer
{
...
void clone(T* pObj)
{
if (isClonable)
{
pObj->clone();
}
else
{
//... non-Clonable algorithm ...
}
}
};
但是只要你測試一下,這段代碼不能通過編譯.為什么會這樣呢?原因很簡單:對于沒有實現(xiàn)clone方法的非Clonable類或基本類型,pObj->clone這一句是非法的.
那么怎樣解決上面的這個難題呢?上面不能通過編譯的代碼告訴我們,要使我們的代碼通過編譯,就不能使非Clonable類或基本類型的代碼中出現(xiàn)pObj->clone,即我們需要針對不同類型提供不同的實現(xiàn).為了實現(xiàn)這一點(diǎn),我們可以在我們的模板類中用enum定義一個trait,以標(biāo)示類是否為Clonable類,然后在原模板類內(nèi)部引入一個traits提取類Traits,通過對該類進(jìn)行specilizing,以根據(jù)不同的trait提供不同的實現(xiàn).具體實現(xiàn)如下:
#include <iostream>
using namespace std;
class CComplexObject // a demo class
{
public:
void clone() { cout << "in clone" << endl; }
};
// Solving the problem of choosing method to call by inner traits class
template <typename T, bool isClonable>
class XContainer
{
public:
enum {Clonable = isClonable};
void clone(T* pObj)
{
Traits<isClonable>().clone(pObj);
}
template <bool flag>
class Traits
{
};
template <>
class Traits<true>
{
public:
void clone(T* pObj)
{
cout << "before cloning Clonable type" << endl;
pObj->clone();
cout << "after cloning Clonable type" << endl;
}
};
template <>
class Traits<false>
{
public:
void clone(T* pObj)
{
cout << "cloning non Clonable type" << endl;
}
};
};
void main()
{
int* p1 = 0;
CComplexObject* p2 = 0;
XContainer<int, false> n1;
XContainer<CComplexObject, true> n2;
n1.clone(p1);
n2.clone(p2);
}
編譯運(yùn)行一下,上面的程序輸出如下的結(jié)果:
doing something non Clonable
before doing something Clonable
in clone
after doing something Clonable
這說明,我們成功地根據(jù)傳入的isClonable模板參數(shù)為模板實例選擇了不同的操作,在保證接口相同的情況下,為不同類型提供了不同的實現(xiàn).
Example 2:
我們再對上面的例子進(jìn)行一些限制,假設(shè)我們的clone操作只涉及基本類型和CComplexObject及其派生類,那么我們可以進(jìn)一步給出下面的解法:
#include <iostream>
using namespace std;
struct __xtrue_type { }; // define two mark-type
struct __xfalse_type { };
class CComplexObject // a demo class
{
public:
virtual void clone() { cout << "in clone" << endl; }
};
class CDerivedComplexObject : public CComplexObject // a demo derived class
{
public:
virtual void clone() { cout << "in derived clone" << endl; }
};
// A general edtion of Traits
template <typename T>
struct Traits
{
typedef __xfalse_type has_clone_method; // trait 1: has clone method or not? All types defaultly has no clone method.
};
// Specialized edtion for ComplexObject
template <>
struct Traits<CComplexObject>
{
typedef __xtrue_type has_clone_method;
};
template <typename T>
class XContainer
{
template <typename flag>
class Impl
{
};
template <>
class Impl <__xtrue_type>
{
public:
void clone(T* pObj)
{
pObj->clone();
}
};
template <>
class Impl <__xfalse_type>
{
public:
void clone(T* pObj)
{
}
};
public:
void clone(T* pObj)
{
Impl<Traits<T>::has_clone_method>().clone(pObj);
}
};
void main()
{
int* p1 = 0;
CComplexObject c2;
CComplexObject* p2 = &c2;
CDerivedComplexObject c3;
CComplexObject* p3 = &c3; // you must point to a derived object by a base-class pointer,
//it's a little problem
XContainer<int> n1;
XContainer<CComplexObject> n2;
XContainer<CComplexObject> n3;
n1.clone(p1);
n2.clone(p2);
n3.clone(p3);
}
現(xiàn)在,所有基本類型以及CComplexObject類系都可以用于XContainer了.
結(jié)語:
看到這里,你或許會說,traits不過如此,還以為是什么高深的玩意呢!其實技術(shù)就是這樣,說白了都很Easy,關(guān)鍵是怎么將他們用于實際,為實際的Designing/Development服務(wù).畢竟,在IT領(lǐng)域,不能應(yīng)用于實際的技術(shù)是沒有價值的.