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iterator_traits

iterator_traits는 반복자의 속성을 정의하는 클래스이다. 템플릿은 컴파일 타임에 인스턴스화되기 때문에 컴파일 타임에 조건에 따른 처리를 위해 traits 클래스를 사용한다. 템플릿 클래스를 사용하다보면 흔히 발생할 수 있기 때문에 반복자 이외에도 라이브러리에서 쉽게 찾아 볼 수 있다.

Example

STL에는 advance라는 함수 템플릿이 있다. advance는 반복자(iter)를 지정된 거리(dist)만큼 이동시킨다.

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template<typename IterT, typename DistT>
void advance(IterT& iter, DistT dist)

그런데 5가지의 반복자를 살펴보면 advance가 단순히 지정된 거리만큼 이동시키기 어려워 보인다.

• Input iterator : 전진 가능
• Ouput iterator : 전진 가능
• Foward iterator : 전진 가능
• Bidirectional iterator : 전/후진 가능
• Random access iterator : 임의의 거리만큼 전/후진 가능

Random access iterator를 제외하고는 지정된 거리만큼 이동시킬 수 없고, dist에 음수가 들어와서 후진을 해야하는 경우라면 Bidirectional iterator와 Random access iterator을 제외하고는 다른 처리를 해주어야 한다. 즉, 함수 템플릿인 advance는 함수로 들어온 반복자의 종류를 컴파일 타임에 구분하여 처리해주어야 한다.

traits 클래스는 컴파일 도중에 주어진 어떤 타입의 정보를 얻을 수 있게 하는 객체를 말한다. C++에 정의된 문법구조나 키워드가 아니라 프로그래머들이 관용적으로 사용하는 구현 기법이다. traits 클래스는 관례적으로 다음과 같은 항목을 충족해야 한다.

1. 일반적으로 traits는 구조체로 구현되지만 traits class라고 부른다.
2. traits는 기본 제공 타입에 대해서 쓸 수 있어야 한다.

그렇다면 advance 함수에서 원하는 것은 인자로 들어온 iterator에 맞는 처리를 하는 것이다. 주어진 타입을 컴파일 시점에 확인하여 처리하는 조건처리 구문요소가 필요하다. 이를 함수 오버로딩으로 구현할 수 있다.

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// iterator_category 객체를 반환
template<class _Iter> inline
typename iterator_traits<_Iter>::iterator_category _Iter_cat(const _Iter&)
{
  typename itereator_traits<_Iter>::iterator_category _Cat;
  return (_Cat);
}

// _Iter_cat에서 반환된 iterator_tag와 _Advance 함수를 호출한다.
// iterator_tag에 맞게 오버로드된 _Advance가 호출된다.
template<class _InIt, class _Diff>
inline void advance(_InIt& _Where, _Diff _Off)
{
  _Advance(_Where, _Off, _Iter_cat(_Where));
}

// 각 iterator_tag로 오버로드된 _Advance 함수들
template<class _InIt, class _Diff>
inline void _Advance(_InIt& _Where, _Diff _Off, input_iterator_tag)
{
    // ...
}
 
template<class _FI, class _Diff>
inline void _Advance(_FI& _Where, _Diff _Off, forward_iterator_tag)
{
    // ...
}
 
template<class _BI, class _Diff>
inline void _Advance(_BI& _Where, _Diff _Off, bidirectional_iterator_tag)
{
    // ...
}
 
template<class _RI, class _Diff>
inline void _Advance(_RI& _Where, _Diff _Off, random_access_iterator_tag)
{
    // ...
}

각 iterator 타입에 맞는 오버로드 함수를 준비하고, 메인 함수는 특성 정보 클래스를 통해 해당 iterator의 고유 iterator_tag을 생성하여 오버로드 함수를 호출하는 것이다.

iterator_traits는 특성 정보 클래스를 구현하는 방법 중에 하나이다. 특성 정보 클래스는 컴파일 도중에 타입의 정보를 얻게하는 객체를 지칭하는 개념으로써 다양한 방식으로 활용된다.

Definition

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template <class Iterator> class iterator_traits;
template <class T> class iterator_traits<T*>;
template <class T> class iterator_traits<const T*>;

Member types

모든 반복자 유형에 대해 iterator_traits 클래스 템플릿의 해당 전문화가 정의되어야 하며 최소한 다음 멤버 유형이 정의되어야 한다.

최소한 순방향 반복자가 아닌 출력 반복자의 경우 이러한 멤버 유형(iterator_category 제외)은 void로 정의될 수 있다.
iterator_traits 클래스 템플릿은 반복자 유형 자체에서 이러한 유형을 가져오는 기본 정의와 함께 제공된다(아래 참조). 또한 포인터(T) 및 const(const T)에 대한 포인터에 특화되어 있다.
모든 사용자 정의 클래스는 기본 클래스 std::iterator를 공개적으로 상속하는 경우 iterator_traits의 유효한 인스턴스화를 갖는다.

Reference

• type traits 기초
• cplusplus iterator_traits
• 특성정보(traits) 클래스