条款3：大小写不敏感的字符串--之二（1）

我们在条款2中创建了ci_string类，那么这个类的可用性到底如何？现在就来关注这个类的可用性，看看将会遇到怎样的设计问题或者需要做哪些的权衡。此外，我们还将解决其中一些遗留问题。

我们再来看看条款2中的解答（暂时忽略函数体部分）：

struct ci_char_traits : public char_traits<char>   
{  
  static bool eq( char c1, char c2 )   { /*...*/ }  
  static bool lt( char c1, char c2 )   { /*...*/ }  
  static int compare( const char* s1,  
                          const char* s2,  
                          size_t n )       { /*...*/ }  
  static const char*  
  find( const char* s, int n, char a ) { /*...*/ }  
};  

在本条款中，我们要尽可能完整地回答下列相关问题：

1．将ci_char_traits从char_traits<char>继承下来，这种做法是否安全？

2．为什么在编译下面代码时会失败？

ci_string s = "abc";   
cout << s << endl; 

string    a = "aaa";   
ci_string b = "bbb";  
string    c = a + b; 

解答

上述三个问题的解答如下：

1．将ci_char_traits从char_traits<char>继承下来，这种做法是否安全？

公有继承通常用来对"IS-A"或者"WORKS-LIKE-A"这样的关系进行建模，在Liskov替换规则（LSP）中描述了这种情况（请参见条款22和条款28）。不过，本例是LSP中一个非常特殊的情况：因为我们的主要意图并不是要通过基类char_traits<char>的指针或引用以多态的方式来使用ci_char_traits对象。标准库也不会通过多态的方式来使用trait对象。在这种情况下，使用继承只是为了实现上的便利性（当然，有些人可能会说这是在偷懒），因此在这里并不是遵循面向对象的方式来使用继承。

此外，在其他方面也用到了LSP：在编译期用到了LSP，编译期的派生类对象与基类对象必须是WORK-LIKE-A关系，这种行为是basic_string模板的需求定义所要求的。在新闻组上，Nathan Myers 是这样来描述的：

换句话说，LSP在这里仅应用于编译期，并且按照惯例我们将其称为"需求列表"。我希望将这个示例与其他示例区分开来，将这个示例中应用的规则定义为范型Liskov替换规则（Generic Liskov Substitution Principle，GLSP）：任何作为模板参数的类型（或者模板），都应该与模板参数的需求列表保持一致。

从迭代器的tag或者trait中派生出来的类，都应该符合GLSP，而在传统LSP中的一些要素（例如，虚析构函数等），可以实现也可以不实现，这取决于在需求列表中是否定义了运行期的多态行为。

因此，简单来说，这里的继承是安全的，因为它符合GLSP（而不是LSP）。不过，我在这里使用继承并不仅仅只是为了便利性（避免编写char_traits<char>的其他功能代码），而且还为了说明其中的区别--只需修改4个函数就能获得想要的效果。

提出第一个问题的目的是要让你思考以下几点：（1）对继承的合理使用（以及不合理的使用）；（2）在ci_char_traits中只包含静态成员，这种做法的意义；（3）永远都不以多态的方式来使用char_traits对象。

2．为什么在编译下面代码时会失败？

ci_string s = "abc";   
cout << s << endl;  

template<class charT, class traits, class Allocator>   
basic_ostream<charT, traits>&  
operator<<(basic_ostream<charT, traits>& os,  
             const basic_string<charT,traits,Allocator>& str);  

解答：首先注意到cout实际上是一个basic_ostream<char, char_traits<

char> >类型的对象。接下来，我们就可以指出问题所在了：basic_string 中的operator <<是一个需要模板化的函数，并且在执行流插入操作时，参数basic_ostream中的"char type"和 "traits type" 必须与字符串类中的模板参数一样。也就是说，虽然在上面的解答中ci_char_traits是继承于char_traits<char>，但是正确的operator<<应该是将ci_string输出到一个basic_ostream<char, ci_char_traits>类型的流对象中去，而cout并不是这种类型的流对象。