Traits不是一種語法特性，而是一種模板編程技巧。Traits在C++標(biāo)準(zhǔn)庫，尤其是STL中，有著不可替代的作用。

如何在編譯期間區(qū)分類型

下面我們看一個(gè)實(shí)例，有四個(gè)類，F(xiàn)arm、Worker、Teacher和Doctor，我們需要區(qū)分他們是腦力勞動(dòng)者還是體力勞動(dòng)者。以便于做出不同的行動(dòng)。

這里的問題在于，我們需要為兩種類型提供一個(gè)統(tǒng)一的接口，但是對(duì)于不同的類型，必須做出不同的實(shí)現(xiàn)。

我們不希望寫兩個(gè)函數(shù)，然后讓用戶去區(qū)分。

于是我們借助了函數(shù)重載，在每個(gè)類的內(nèi)部內(nèi)置一個(gè)work_type，然后根據(jù)每個(gè)類的word_type，借助強(qiáng)大的函數(shù)重載機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了編譯期的類型區(qū)分，也就是編譯期多態(tài)。

代碼如下：

#include <iostream>
using namespace std;

//兩個(gè)標(biāo)簽類
struct brain_worker {}; //腦力勞動(dòng)
struct physical_worker {}; //體力勞動(dòng)

class Worker
{
public:
    typedef physical_worker worker_type;
};

class Farmer
{
public:
    typedef physical_worker worker_type;
};

class Teacher
{
public:
    typedef brain_worker worker_type;
};

class Doctor
{
public:
    typedef brain_worker worker_type;
};

template <typename T>
void __distinction(const T &t, brain_worker)
{
    cout << "腦力勞動(dòng)者" << endl;
}

template <typename T>
void __distinction(const T &t, physical_worker)
{
    cout << "體力勞動(dòng)者" << endl;
}

template <typename T>
void distinction(const T &t)
{
    typename T::worker_type _type; //為了實(shí)現(xiàn)重載
    __distinction(t, _type);
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    Worker w;
    distinction(w);
    Farmer f;
    distinction(f);
    Teacher t;
    distinction(t);
    Doctor d;
    distinction(d);
    return 0;
}

在distinction函數(shù)中，我們先從類型中提取出worker_type，然后根據(jù)它的類型，選取不同的實(shí)現(xiàn)。

問題來了，如果不在類中內(nèi)置worker_type，或者有的類已經(jīng)寫好了，無法更改了，那么怎么辦？

使用Traits

我們的解決方案是，借助一種叫做traits的技巧。

我們寫一個(gè)模板類，但是不提供任何實(shí)現(xiàn)：

//類型traits 
template <typename T>
class TypeTraits;

然后我們為每個(gè)類型提供一個(gè)模板特化：

//為每個(gè)類型提供一個(gè)特化版本
template <>
class TypeTraits<Worker>
{
public:
    typedef physical_worker worker_type;
};

template <>
class TypeTraits<Farmer>
{
public:
    typedef physical_worker worker_type;
};

template <>
class TypeTraits<Teacher>
{
public:
    typedef brain_worker worker_type;
};

template <>
class TypeTraits<Doctor>
{
public:
    typedef brain_worker worker_type;
};

然后在distinction函數(shù)中，不再是直接尋找內(nèi)置類型，而是通過traits抽取出來。

template <typename T>
void distinction(const T &t)
{
    //typename T::worker_type _type;
    typename TypeTraits<T>::worker_type _type;
    __distinction(t, _type);
}

上面兩種方式的本質(zhì)區(qū)別在于，第一種是在class的內(nèi)部內(nèi)置type，第二種則是在類的外部，使用模板特化，class本身對(duì)于type并不知情。

兩種方式結(jié)合

上面我們實(shí)現(xiàn)了目的，類中沒有work_type時(shí)，也可以正常運(yùn)行，但是模板特化相對(duì)于內(nèi)置類型，還是麻煩了一些。

于是，我們?nèi)匀皇褂脙?nèi)置類型，也仍然使用traits抽取work_type，方法就是為TypeTraits提供一個(gè)默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，默認(rèn)去使用內(nèi)置類型，把二者結(jié)合起來。

這樣我們?nèi)ナ褂肨ypeTraits<T>::worker_type時(shí)，有內(nèi)置類型的就使用默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，無內(nèi)置類型的就需要提供特化版本。

class Worker
{
public:
    typedef physical_worker worker_type;
};

class Farmer
{
public:
    typedef physical_worker worker_type;
};

class Teacher
{
public:
    typedef brain_worker worker_type;
};

class Doctor
{
public:
    typedef brain_worker worker_type;
};


//類型traits 
template <typename T>
class TypeTraits
{
public:
    typedef typename T::worker_type worker_type;
};

OK，我們現(xiàn)在想添加一個(gè)新的class，于是我們有兩種選擇，

一是在class的內(nèi)部內(nèi)置work_type，通過traits的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)去抽取type。

一種是不內(nèi)置work_type，而是通過模板的特化，提供work_type。

例如：

class Staff
{
};

template <>
class TypeTraits<Staff>
{
public:
    typedef brain_worker worker_type;
};

測試仍然正常：

Staff s;
distinction(s);

進(jìn)一步簡化

這里我們考慮的是內(nèi)置的情形。對(duì)于那些要內(nèi)置type的類，如果type個(gè)數(shù)過多，程序編寫就容易出現(xiàn)問題，我們考慮使用繼承，先定義一個(gè)base類：

template <typename T>
struct type_base
{
    typedef T worker_type;
};

所有的類型，通過public繼承這個(gè)類即可：

class Worker : public type_base<physical_worker>
{
};

class Farmer : public type_base<physical_worker>
{
};

class Teacher : public type_base<brain_worker>
{
};

class Doctor : public type_base<brain_worker>
{
};

看到這里，我們應(yīng)該明白，traits相對(duì)于簡單內(nèi)置類型的做法，強(qiáng)大之處在于：如果一個(gè)類型無法內(nèi)置type，那么就可以借助函數(shù)特化，從而借助于traits。而內(nèi)置類型僅僅使用于class類型。

以STL中的迭代器為例，很多情況下我們需要辨別迭代器的類型，

例如distance函數(shù)計(jì)算兩個(gè)迭代器的距離，有的迭代器具有隨機(jī)訪問能力，如vector，有的則不能，如list，我們計(jì)算兩個(gè)迭代器的距離，就需要先判斷迭代器能否相減，因?yàn)橹挥芯邆潆S機(jī)訪問能力的迭代器才具有這個(gè)能力。

我們可以使用內(nèi)置類型來解決。

可是，許多迭代器是使用指針實(shí)現(xiàn)的，指針不是class，無法內(nèi)置類型，于是，STL采用了traits來辨別迭代器的類型。

最后，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，traits的基石是模板特化。

下篇文章，我們使用traits，來辨別一個(gè)類型是否是pod類型。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的模板：什么是Traits的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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