面试题：C++ 常对象与常量引用在模板编程中的复杂应用

Question

在 C++ 模板编程中，如何利用常对象和常量引用实现类型安全且高效的泛型算法？例如，设计一个模板函数，该函数接受一个容器（如 std::vector）的常量引用，遍历容器元素（元素类型可能是自定义类的常对象），并对每个元素执行特定操作（操作不能修改元素），同时要处理好不同类型容器和元素类型的兼容性。请写出完整的模板函数代码，并解释关键部分的设计思路。

Answer 1

#include <iostream>
#include <vector>

// 定义一个简单的自定义类
class MyClass {
public:
    MyClass(int value) : data(value) {}
    int getData() const { return data; }
private:
    int data;
};

// 模板函数，接受一个容器的常量引用
template<typename Container>
void performOperation(const Container& container) {
    // 遍历容器元素
    for (const auto& element : container) {
        // 对每个元素执行特定操作，这里以打印为例
        std::cout << element.getData() << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

关键部分设计思路：

1. 模板参数：template<typename Container> 定义了一个模板参数 Container，这样可以处理不同类型的容器，确保泛型编程的兼容性。
2. 常量引用：const Container& container 使用常量引用接收容器，这样既可以避免容器拷贝，提高效率，又保证了函数不会修改传入的容器，实现类型安全。
3. 范围 for 循环：for (const auto& element : container) 使用范围 for 循环遍历容器元素。const auto& 确保 element 是容器元素的常量引用，不会修改元素，且 auto 会根据容器元素类型自动推导，处理不同元素类型的兼容性。在示例中，element 是 MyClass 类型的常对象，调用的 getData 函数也是 const 成员函数，保证不会修改对象状态。