C++：traits，分类型处理

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traits 在 MLIR 体系中被大量使用。它的本意很晦涩，“萃取信息”，有点像是隐含的重要信息。

简单讲，C++ 中的 traits 概念指代一种编程方法，它抽象一种接口，使得这个接口针对不同类型的输入作分别处理。

技术本质上，traits 总被实现为一个类，插入接口和实现之间。

更多的，像 STL 中，就是用这些方法来实现了算法的类型无关的抽象。

下面一步步走近 traits。

1. template，推导参数类型

先看代码，

template <class I, class T> void func_impl(I iter, T t) {
  T tmp; // 这里就是迭代器所指物的类型新建的对象
         // ... 功能实现
}

template <class I> inline void func(I iter) {
  func_impl(iter, *iter); // 传入iter和iter所指的值，class自动推导
}

int main() {
  int i;
  func(&i);
}

这是一段迭代器相关的代码。

在上述代码中，func(&i) 通过中间层 func_imp 自动推导出了 &i 所指向的数据类型，也就是 T。

2. 偏特化，调整匹配顺序

偏特化其实就是在 （全）特化 啥都能传进去的模板类上，加了一些限制。例如下面的 <T *> 就使得这个类比上面的那个更 “特别”，这么做就能在遇到相应参数时得到优先的匹配权。

#include <iostream>

template <class T> struct iterator_traits {
  typedef typename T::value_type value_type;
};

template <class T> struct iterator_traits<T *> { typedef T value_type; };

template <class I> typename iterator_traits<I>::value_type func(I ite) {
  return *ite;
}

int main() {
  int a = 1;
  std::cout << func(&a) << std::endl;
  return 0;
}

从下往上看。

在 func 使用 I 时，I 将去匹配一个 iterator_traits。在这里，它将直接匹配到中间那个 <T *>，也就是偏特化的版本。

那么，当使用 func 函数的时候，传入的参数就得是 T *，否则报错。

所以最终得到的 value_type 是 T 而不是 I::value_type，这也就实现了文章开头所说的同样的接口，不同的处理。

3. 回过头来，一个例子

下面这个例子体现了 traits 的作用。

#include <iostream>
#include <vector>

template <class T> struct iterator_traits {
  typedef typename T::value_type value_type;
};

template <class T> struct iterator_traits<T *> { typedef T value_type; };

void func(int a) { std::cout << "func(int) is called" << std::endl; }

void func(double a) { std::cout << "func(double) is called" << std::endl; }

void func(char a) { std::cout << "func(char) is called" << std::endl; }

int main() {
  iterator_traits<std::vector<int>::iterator>::value_type a;
  func(a); // 输出 func(int) is called

  iterator_traits<std::vector<double>::iterator>::value_type b;
  func(b); // 输出 func(double) is called

  iterator_traits<char *>::value_type c;
  func(c); // 输出 func(char) is called
  return 0;
}

好了，就是这样，虽然看似复杂，其实实现的逻辑也没有那么难，对吧？

参考

• C++ traits技术浅谈 - mangoyuan - 博客园 (cnblogs.com)
• 细说 C++ Traits Classes_haozlee的博客-CSDN博客

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