C++ traits ( 以Sophus库为例 )在阅读 Sophus 库代码时, 经常会遇到 traits 的使用。例

背景

在阅读 Sophus 库代码时, 经常会遇到 traits 的使用。例如：

sophus.so3.hpp:

namespace Sophus {
template <class Scalar_, int Options = 0>
class SO3;
using SO3d = SO3<double>;
using SO3f = SO3<float>;
}  // namespace Sophus

namespace Eigen {
namespace internal {

template <class Scalar_, int Options_>
struct traits<Sophus::SO3<Scalar_, Options_>> {
  static constexpr int Options = Options_;
  using Scalar = Scalar_;
  using QuaternionType = Eigen::Quaternion<Scalar, Options>;
};

template <class Scalar_, int Options_>
struct traits<Map<Sophus::SO3<Scalar_>, Options_>>
    : traits<Sophus::SO3<Scalar_, Options_>> {
  static constexpr int Options = Options_;
  using Scalar = Scalar_;
  using QuaternionType = Map<Eigen::Quaternion<Scalar>, Options>;
};

template <class Scalar_, int Options_>
struct traits<Map<Sophus::SO3<Scalar_> const, Options_>>
    : traits<Sophus::SO3<Scalar_, Options_> const> {
  static constexpr int Options = Options_;
  using Scalar = Scalar_;
  using QuaternionType = Map<Eigen::Quaternion<Scalar> const, Options>;
};
}  // namespace internal
}  // namespace Eigen

C++ traits是做什么的？

这里使用到了 C++ 的traits. traits 是做什么的? 举个例子, 在STL中, 容器和算法是分开的, 彼此独立设计,容器和算法之间通过迭代器联系在一起. 那么, 算法是如何从迭代器中萃取出容器元素的类型的? 就要用到traits classes的功能.
为什么要加这些 traits ？
- Eigen 库中没有Sophus所需的这些 traits 定义
  
  在Eigen库的发布版本源码中是没有SO3的相关数据类型的定义的, 因为Sophus库是在Eigen库为基础的增强.
Sophus新增了哪些 traits ？
```
template <class Scalar_, int Options_> 
struct traits<Sophus::SO3<Scalar_, Options_>> { 
  static constexpr int Options = Options_; 
  using Scalar = Scalar_; 
  using QuaternionType = Eigen::Quaternion<Scalar, Options>; };
```
- 在Eigen::internal 命名空间中,增加了一个新的traits.其中的Sophus::SO3<Scalar_, Options_>, 表明这个 traits 是针对哪个数据类型的特化.
- 在这个traits类里面, 又定义了两个新的数据类型, 分别是Scalar, QuaternionType.
- 在有了如上定义之后, 以后如果要使用到这两个新定义的数据类型, 则可以采用如下代码形式:
```
template<typename Derived>
class T {
public:
    using Scalar = typename Eigen::internal::traits<Derived>::Scalar;
    using QuaternionType = typename Eigen::internal::traits<Derived>::QuaternionType;
    //...
};
```
  定义新的数据类型Scalar, QuaternionType, 即把traits中的类型暴露出来并别名化的过程.
- 当出现以上代码时, Scalar也并不一定会指向上面为SO3所定义的traits. 因为Eigen库中为旋转向量、旋转矩阵等等都定义了对应的traits, 还是要看Derived是什么类型. 在Sophus库中, 其中的模板参数Derrived往往会被特化为Sophus::SO3类型, 这时候编译器就会使用上面traits的定义了.