面试题：C++ 类模板元编程与类型萃取应用

#include <iostream>
#include <limits>

// 模板元编程：判断类型是否为整数类型
template <typename T>
struct IsInteger {
    static const bool value = false;
};

// 特化模板，判断有符号整数类型
template <>
struct IsInteger<char> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsInteger<signed char> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsInteger<short> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsInteger<int> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsInteger<long> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsInteger<long long> {
    static const bool value = true;
};

// 特化模板，判断无符号整数类型
template <>
struct IsInteger<unsigned char> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsInteger<unsigned short> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsInteger<unsigned int> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsInteger<unsigned long> {
    static const bool value = true;
};

template <>
struct IsInteger<unsigned long long> {
    static const bool value = true;
};

// 模板元编程：根据整数类型进行不同编译期操作
template <typename T>
struct IntegerTrait {
    static void operate() {
        static_assert(!IsInteger<T>::value, "T must be an integer type.");
    }
};

// 特化模板，对于有符号整数类型，编译期计算最大值
template <typename T>
struct IntegerTrait<T, std::enable_if_t<std::is_signed<T>::value && IsInteger<T>::value, int> = 0> {
    static void operate() {
        std::cout << "This is a signed integer. Max value: " << std::numeric_limits<T>::max() << std::endl;
    }
};

// 特化模板，对于无符号整数类型，编译期计算最小值
template <typename T>
struct IntegerTrait<T, std::enable_if_t<std::is_unsigned<T>::value && IsInteger<T>::value, int> = 0> {
    static void operate() {
        std::cout << "This is an unsigned integer. Min value: " << std::numeric_limits<T>::min() << std::endl;
    }
};

int main() {
    IntegerTrait<int>::operate();
    IntegerTrait<unsigned long>::operate();
    IntegerTrait<float>::operate(); // 这会触发 static_assert 错误
    return 0;
}

代码解释

IsInteger 模板：
- 这是一个基础模板，用于判断一个类型是否为整数类型。它的默认实现 static const bool value = false; 表示对于一般类型，默认认为不是整数类型。
- 然后通过特化模板，针对所有有符号和无符号整数类型，将 value 设置为 true，表示这些类型是整数类型。
IntegerTrait 模板：
- 这是一个主模板，当传入的类型不是整数类型时，会触发 static_assert(!IsInteger<T>::value, "T must be an integer type.");，提示错误。
- 第一个特化模板 IntegerTrait<T, std::enable_if_t<std::is_signed<T>::value && IsInteger<T>::value, int> = 0>：
  - std::enable_if_t<std::is_signed<T>::value && IsInteger<T>::value, int> 是一个 SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）工具，用于有条件地启用模板实例化。只有当 T 是有符号整数类型时，这个特化模板才会被实例化。
  - 在这个特化模板的 operate 函数中，输出有符号整数类型的最大值。
- 第二个特化模板 IntegerTrait<T, std::enable_if_t<std::is_unsigned<T>::value && IsInteger<T>::value, int> = 0>：
  - 同样使用 SFINAE 工具，只有当 T 是无符号整数类型时，这个特化模板才会被实例化。
  - 在这个特化模板的 operate 函数中，输出无符号整数类型的最小值。
main 函数：
- IntegerTrait<int>::operate(); 调用针对有符号整数 int 的特化模板，输出 int 类型的最大值。
- IntegerTrait<unsigned long>::operate(); 调用针对无符号整数 unsigned long 的特化模板，输出 unsigned long 类型的最小值。
- IntegerTrait<float>::operate(); 尝试调用针对 float 类型的模板，由于 float 不是整数类型，会触发 static_assert 错误。

星途面试题库

面试题：C++ 类模板元编程与类型萃取应用

知识考点

面试题答案

代码解释