面试题：C++模板类中常引用的复杂应用

Question

设计一个C++模板类Container，它内部存储一个元素T。要求在类的成员函数中，通过常引用的方式提供对内部元素的只读访问接口。同时，解释在模板类的成员函数模板中使用常引用会遇到哪些潜在的类型推导问题，并说明如何解决。

Answer 1

#include <iostream>

template <typename T>
class Container {
private:
    T element;
public:
    Container(const T& value) : element(value) {}

    const T& getElement() const {
        return element;
    }
};

在模板类的成员函数模板中使用常引用的潜在类型推导问题及解决方法

1. 潜在类型推导问题：

   • 当模板类的成员函数模板接受常引用参数时，类型推导可能出现意外结果。例如，考虑以下代码：

   template <typename T>
   class MyClass {
   public:
       template <typename U>
       void func(const U& param) {
           // 这里进行一些操作
       }
   };
   
   MyClass<int> obj;
   int value = 10;
   obj.func(value); // U 会被推导为 int，而不是 const int
   

   • 这里，虽然 param 是 const U&，但 U 不会被推导为 const int，因为 value 是 int 类型的左值，类型推导时会忽略 const 修饰符。这可能导致在 func 函数内部对 param 的一些假设不成立，例如假设 param 是常量对象。

2. 解决方法：

   • 如果希望 U 被推导为 const int，可以使用 std::decay_t。std::decay 会移除引用和 const 等修饰符，但可以通过手动添加回 const 来实现正确的推导。例如：

   template <typename T>
   class MyClass {
   public:
       template <typename U>
       void func(const typename std::add_const<std::decay_t<U>>& param) {
           // 这里进行一些操作
       }
   };
   
   MyClass<int> obj;
   int value = 10;
   obj.func(value); // 现在 U 会被推导为 const int
   

   • 另一种方法是在调用处显式指定模板参数类型，例如 obj.func<const int>(value);，这样可以避免类型推导的模糊性，确保 param 是 const int& 类型。