|
Страница 1 из 4
В данной статье я попытаюсь рассказать, что такое traits. Будут рассмотрены некоторые примеры применения traits, которые будут заключаться как в использовании traits в нашем коде, так и в возможных способах расширения стандартной библиотеки C++, которая тоже использует traits. Также будут рассмотрены возможные проблемы, которые могут возникнуть при расширении стандартной библиотеки C++.
Эта статья написана для программистов на C++, которые уже неплохо владеют самим языком, его основными конструкциями. В частности, необходимо знание, что такое шаблоны(templates) и желателен опыт их использования. Также очень желательно знание стандартной библиотеки C++, так как многие примеры будут посвящены именно ей.
Итак, приступим. Думаю, начать стоит с перевода термина traits. Обычно его переводят как "свойства". Но traits реализуются классом, поэтому обычно употребляется термин "класс свойств". Следует заметить, что свойства также можно реализовать с помощью структуры, так как в C++ это практически аналоги. Далее я буду использовать термин класс, хотя все сказанное будет в той же мере относиться к структурам.
Теперь следует дать определение свойств. Натан Майерс, разработавший метод использования свойств, предложил такое определение:
Класс свойств - это класс, используемый вместо параметров шаблона. В качестве класса он объединяет полезные типы и константы; как шаблон, он является средством для обеспечения того "дополнительного уровня косвенности", который решает все проблемы программного обеспечения.
Определение не настолько понятное, так что давайте попробуем разобраться, что же имеется в виду. Для этого предлагается рассмотреть небольшой пример. В качестве примера мы рассмотрим шаблонный класс динамического массива. Конечно, реализовывать полностью этот класс мы не будем(у нас уже есть vector), но общие концепции мы рассмотрим.
Итак, наш шаблонный класс динамического массива должен иметь в качестве аргументов шаблона:
1) тип элемента шаблона
2) тип ссылки на элемент
3) тип аргумента функций
4) тип константной ссылки
Думаю, прокомментировать стоит только тип аргумента функций. Этот тип используется для вставки элементов в массив. Например, эффективней передать int или char по значению, чем по константной ссылке.
Тогда набросок класса будет выглядеть так:
template <typename T, typename ArgT = const T&, typename RefT = T&, typename ConstRefT = const T&> class vector { // ... public: typedef T value_type; typedef ArgT arg_type; typedef RefT reference; typedef ConstRefT const_reference;
void push_back(arg_type);
// ...
}; |
Для удобства были добавлены соответствующие значения параметров шаблона по умолчанию.
Тогда каждый пользователь нашего класса должен будет создавать объекты класса как-то так:
| // используем параметры по умолчанию
vector<int> vec1; // эквивалентно: vector<int, const int&, int&, const int&>
// переопределяем один из параметров по умолчанию
// обратите на второй аргумент шаблона(не ссылка, а передача по значению)
vector<int, const int> vec2; // эквивалентно: vector<int, const int, int&, const int&>
// переопределяем один из параметров по умолчанию
vector<char, const char> vec3; // // эквивалентно: vector<char, const char, char&, const char&>
// используем параметры по умолчанию
vector<char> vec4; // эквивалентно: vector<char, const char&, char&, const char&>
|
Все хорошо, все отлично работает. Но если мы захотим реализовать, например, связанный список, то нам придется для него задавать аналогичные параметры шаблона. Это довольно муторно, так как придется каждый раз писать одно и то же. Тогда на помощь приходят классы свойств(traits). Создадим шаблон класса, который будет содержать все те дополнительные аргументы шаблона:
| // первичный шаблон
// подходит в общем случае - аналог аргументов шаблона по умолчанию
template <typename T>
class elem_traits {
public:
typedef const T& arg_type;
typedef T& reference;
typedef const T& const_reference;
};
|
Это и будет наш класс свойств. То есть он описывает те типы(arg_type, reference, const_reference), которые представляют наш тип T. Таким образом, нам надо вместо несколько аргументов шаблона писать только один дополнительный аргумент - класс свойств, который содержит в себе все нужные типы.
Тогда класс нашего динамического массива можно переписать так:
| template <typename T,
typename traits = elem_traits<T> > // свойство по умолчанию
class vector {
// ...
public:
typedef T value_type;
typedef typename traits::arg_type arg_type;
typedef typename traits::reference reference;
typedef typename traits::const_reference const_reference;
void push_back(arg_type);
// ...
};
|
Тогда давайте посмотрим, как пользователи нашего динамического массива будут создавать объекты:
| // используется аргумент-свойство по умолчанию
vector<int> vec1; // эквивалентно: vector<int, elem_traits<int> >
// тогда:
// arg_type = const int&
// reference = int&
// const_reference = const int&
// используется аргумент-свойство по умолчанию
vector<char> vec1; // эквивалентно: vector<char, elem_traits<char> >
// тогда:
// arg_type = const char&
// reference = char&
// const_reference = const char&
|
В этом примере для всех типов используются аргументы по умолчанию. Но мы выяснили, что аргументы типа char лучше передавать не по константной ссылке, а по значению, то можно сделать специализацию нашего класса свойств:
| // специализация для типа char
template <>
class elem_traits<char> {
public:
typedef const char arg_type; // определили тип, который передает по значению типы char
typedef char& reference;
typedef const char& const_reference;
};
| |