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template <typename Iter> void my_swap(Iter a, Iter b)
{
tmp = *a;//error -- variable tmp undeclared
*a = *b;
*b = tmp;
}
函数模板的实例用来交换迭代器参数所指向的两个对象：a 和 b。dmp 应该是什么类型我们没法知道，我们知道迭代器指向对象的类型却无计可施，因为直到类模板生成实例时，才能确定对象的类型。在不知道对象的类型时，如何定义变量？当然，这里可以使用 auto。在一些情况下，我们也想知道迭代器类型的值和类型差别。
template <typename Iter> void my_swap(Iter a, Iter b)
{
typename Iter::value—type tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
因为 value_type 的别名定义在 Iter 类中，所以可以通过用类名限定 value_type 的方式引用它。这样定义了 value_type 别名的迭代器类就能在函数中正常使用。然而，算法既使用指针，也使用迭代器；如果 Iter 是普通类型的指针，例如 int*，甚至是 Box*，而 Box 是类型一这样可能就无法使用了。因为指针不是类，不能包含定义的别名，所以不能写成 int*::value_type 或 Box*::value_type。STL 用模板优雅地解决了这个问题和其他一些相关问题！
template<class Iterator>
struct iterator_traits
{
typedef typename Iterator::difference_type difference_type;
typedef typename Iterator::value_type value_type;
typedef typename Iterator::pointer pointer;
typedef typename Iterator::reference reference;
typedef typename Iterator::iterator_category iterator_category;
}；
template <typename Iter>
void my_swap(Iter a, Iter b)
{
typename std::iterator_traits<Iter>::value_type tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
上述代码将 tmp 的类型指定为 iterator_traits 模板中的 value_type 别名。当用 Iter 模板参数实例化 my_swap() 模板时，tmp 的类型变为迭代器所指向的类型 Iter::value_type。
std::vector<std::string> words {"one", "two", "three"};
my_swap(std::begin(words), std::begin(words)+1); //Swap first two elements
当编译器遇到 my_swap() 调用时，它会生成一个基于调用参数的函数模板实例。模板类型的迭代器是 iterator<std::string>。在 my_swap() 模板的主体中，编译器不得不处理 tmp 的定义，编译器知道模板的类型参数是 iterator<std::string>，因此在向模板添加了这个类型后，tmp 的定义变为：typename std::iterator_traits<iterator<std::string> >::value_type tmp = *a;tmp 的类型现在是一个 iterator_traits 模板实例的成员变量。为了弄清楚这意味着什么，编译器需要使用 my_swap() 函数中用来指定 tmp 类型的类型参数来实例化 iterator_traits 模板。下面是一个编译器将会生成的 iterator_traits 模板实例：
struct iterator—traits
{
typedef typename iterator<std::string>::difference_type difference_type;
typedef typename iterator<std::string>::value_type value_type;
typedef typename iterator<std::string>::pointer pointer;
typedef typename iterator<std::string>::reference reference;
typedef typename iterator<std:: string>:: iterator_category iterator_category;
}；
从这里编译器可以确定 tmp 的类型为 iterator_traits<iterator<std::string>>::value_type，然而它也是 iterator<std::string>::value_type 的别名。就像所有的 STL 迭代器类型，iterator<std::string> 类型的定义是从 iterator 模板中生成的，并且会包含 value_type 的定义， 看起来像下面这样：typedef std::string value_type;现在编译器从 iterator_traits 实例中知道 itemtor_traits<itemtor<std::string>>::value_type 是 iterator<std::string>::value_type 的别名，并且从 itemtor<std::string> 类定义中知道 iterator<std::string>:: value_type 是 std::string 的别名。通过将别名转换为真实类型，编译器推断出 my_swap() 函数中 tmp 的定义是：
std::string tmp = *a;有必要提醒自己模板不是代码一它是编译器用来生成代码的配方。iterator_traits 模板只包含类型别名，因此不会产生可执行代码。编译器在生成 C++ 代码的过程中，会用到它。被编译的代码中将不会有 iterator_traits 模板的踪迹；它的唯一用武之地是在生成 C++ 代码的过程中。
template<class T>
struct iterator_traits<T*>
{
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef T value_type;
typedef T* pointer;
typedef T& reference;
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
}；
当模板类型参数是指针类型时，这定义了对应于别名的类型。T* 类型的指针 value_type 的别名总是为 T；如果将 Box* 类型的指针作为 my_swap() 的参数，那么 value_type 的别名是 Box，因此 tmp 也为这种类型。
template<class Category, class T, class Difference = ptrdiff_t, class Pointer =T*,class Reference = T&> struct iterator
{
typedef T value_type;
typedef Difference difference_type;
typedef Pointer pointer;
typedef Reference reference;
typedef Category iterator_category
}；
这个模板定义了 STL 对迭代器所要求的全部类型。例如，如果有一个未知类型的模板参数 Iter，当需要声明一个指针时，它指向一个迭代器解引用时提供的类型，这时可以写作 Iter::pointer。 iterator_category 的值必定是在前面章节介绍的类别标签类中的一个。
class My_Iterator : public std::iterator<std::random_access_iterator_tag,int>
{
// Members of the iterator class...
}；
还需要注意，需要为迭代器定义 STL 要求的全部类型。模板的第 1 个参数指定了作为完全随机访问迭代器的迭代器类型。第 2 个参数是迭代器所指向对象的类型。最后的 3 个参数是默认值，因此第 3 个参数和这两个迭代器的类型不同，是 ptrdiff_t。第 4 个参数是一个指向对象的指针类型，因此是 int*。最后一个模板参数指定了引用的类型，是 int&。当然，迭代器类型不做任何事，仍然需要定义类的全部成员。Iterator(); // Default constructor Iterator (const Iterator& y) ; // Copy constructor ~Iterator (); // Destructor Iterator& operator= (const Iterator& y) ;// Assignment operator对于随机访问迭代器类，STL 需要一整套的关系运算符。事实上，可以通过使用 utility 标准库头文件中的函数模板来完成这些定义：
bool operator==(const Iterator& y) const; bool operator<(const Iterator& y) const;下面假定已经直接 #include 头文件 utility，并且直接使用命名空间 std::relops：
#include <utility> using namespace std::rel_ops;如果为类定义了 operator=() 和 operator<()，然后 std 中声明的命名空间 rel_ops 在必要时，就可以包含我们为 !=、>、>= 和 <= 生成的运算符函数的函数模板。因此直接用 using 激活 std::rel_ops，就可以显式保存这 4 个运算符函数。如果定义一个运算符函数，但是它已经被命名空间 std::rd_ops 模板生成，那么我们的实现的优先级高于模板生成的实现。函数 operator() 比较特别，叫作顺序关系，它对搜索和比较算法很重要。
template <typename T> class Numeric_Iterator; // Template type declaration
// Defines a numeric range
template<typename T>
class Numeric_Range
{
static_assert(std::is_integral<T>::value || std::is_floating_point<T>::value,
"Numeric_Range type argument must be numeric.");
friend class Numeric_Iterator < T >;
protected:
T start; // First value in the range
T step; // Increment between successive values
size_t count; // Number of values in the range
public:
Numeric_Range(T first=0, T incr=1, size_t n=2) : start {first}, step {incr}, count {n}{}
// Return the begin iterator for the range
Numeric_Iterator<T> begin(){ return Numeric_Iterator<T>(*this); }
// Return the end iterator for the range
Numeric_Iterator<T> end()
{
Numeric_Iterator<T> end_iter(*this);
end_iter.value = start + count*step; // End iterator value is one step over the last
return end_iter;
}
};
类型参数 T 是序列的值类型，因此它必定是数值类型。对于模板主体中的函数 static_assert()，当 T 不是整型也不是浮点型时，它的第一个参数会为 false，这时会生成一条包含第二个字符串参数的编译时错误消息。这里使用的断言模板定义在头文件 type_traits 中，模板中还有一些其他的编译时模板类型参数检查断言。这个构造函数的三个参数都有默认值，因此它也可以作为无参构造函数。这三个参数分别用来初始化值、指定一个值到另一个值的增量，以及指定值的个数。因此默认定义了又有两个值的元素段：0 和 1。编译器会在需要时，提供适当的拷贝构造函数。
// Iterator class template- it's a forward iterator
template<typename T>
class Numeric_Iterator : public std::iterator < std::forward_iterator_tag, T >
{
friend class Numeric_Range < T >;
protected:
Numeric_Range<T>& range; // Reference to the range for this iterator
T value; // Value pointed to
public:
explicit Numeric_Iterator(Numeric_Range<T>& a_range) : range {a_range}, value {a_range.start} {};
// Assignment operator
Numeric_Iterator& operator=(const Numeric_Iterator& src)
{
range = src.range;
value = src.value;
}
// Dereference an iterator
T& operator*()
{
// When the value is one step more than the last, it's an end iterator
if (value == static_cast<T>(range.start + range.count*range.step))
{
throw std::logic_error("Cannot dereference an end iterator.");
}
return value;
}
// Prefix increment operator
Numeric_Iterator& operator++()
{
// When the value is one step more than the last, it's an end iterator
if (value == static_cast<T>(range.start + range.count*range.step))
{
throw std::logic_error("Cannot increment an end iterator.");
}
value += range.step; // Increment the value by the range step
return *this;
}
// Postfix increment operator
Numeric_Iterator operator++(int)
{
// When the value is one step more than the last, it's an end iterator
if (value == static_cast<T>(range.start + range.count*range.step))
{
throw std::logic_error("Cannot increment an end iterator.");
}
auto temp = *this;
value += range.step; // Increment the value by the range step
return temp; // The iterator before it's incremented
}
// Comparisons
bool operator<(const Numeric_Iterator& iter) const { return value < iter.value; }
bool operator==(const Numeric_Iterator& iter) const { return value == iter.value; }
bool operator!=(const Numeric_Iterator& iter) const { return value != iter.value; }
bool operator>(const Numeric_Iterator& iter) const { return value > iter.value; }
bool operator<=(const Numeric_Iterator& iter) const { *this < iter || *this == iter; }
bool operator>=(const Numeric_Iterator& iter) const { *this > iter || *this == iter; }
};
#endif
代码看起来虽多，却很简单直白。这个迭代器有一个成员变量，它保存了一个和它相关联的 Numeric_Range 对象的引用，另外还保存了它所指向元素的值。迭代器的构造函数的参数是一个 Numeric_Range 对象的引用。构造函数用参数初始化成员变量 range，并将成员变量 value 的值设为 Numeric_Range 的 start。
// Exercising the Numeric_Range template
#include <algorithm> // For copy()
#include <numeric> // For accumulate()
#include <iostream> // For standard streams
#include <vector> // For vector container
#include "Numeric_Range.h" // For Numeric_Range<T> & Numeric_Iterator<T>
int main()
{
Numeric_Range<double> range {1.5, 0.5, 5};
auto first = range.begin();
auto last = range.end();
std::copy(first, last, std::ostream_iterator<double>(std::cout, " "));
std::cout << "\nSum = " << std::accumulate(std::begin(range), std::end(range), 0.0) << std::endl;
// Initializing a container from a Numeric_Range
Numeric_Range<long> numbers {15L, 4L, 10};
std::vector<long> data {std::begin(numbers), std::end(numbers)};
std::cout << "\nValues in vector are:\n";
std::copy(std::begin(data), std::end(data), std::ostream_iterator<long>(std::cout, " "));
std::cout << std::endl;
// List the values in a range
std::cout << "\nThe values in the numbers range are:\n";
for (auto n : numbers)
std::cout << n << " ";
std::cout << std::endl;
}
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