面试题：C++ 类与对象代码复用之模板与组合

Question

已知有两个类`A`和`B`，`A`类有成员变量`int a`和成员函数`void funcA()`，`B`类有成员变量`int b`和成员函数`void funcB()`。现在要求使用模板和组合的方式实现一个新类`C`，使得`C`类既能复用`A`和`B`的功能，又能有自己独特的成员变量`int c`和成员函数`void funcC()`。请写出完整的代码，并阐述模板在代码复用中的优势以及组合与继承在代码复用场景下的不同适用情况。

Answer 1

代码实现

#include <iostream>

class A {
public:
    int a;
    void funcA() {
        std::cout << "This is funcA of class A" << std::endl;
    }
};

class B {
public:
    int b;
    void funcB() {
        std::cout << "This is funcB of class B" << std::endl;
    }
};

template<typename T1, typename T2>
class C {
public:
    T1 obj1;
    T2 obj2;
    int c;
    void funcC() {
        std::cout << "This is funcC of class C" << std::endl;
    }
};

模板在代码复用中的优势

1. 类型无关性：模板允许编写与类型无关的代码，这样可以通过一次编写代码，应用于多种不同的数据类型，大大提高了代码的复用性。例如，上述代码中的C类模板可以接受任意类型的T1和T2，不仅仅局限于A和B类。
2. 编译期实例化：模板代码在编译期进行实例化，根据实际使用的类型生成具体的代码，避免了运行时的额外开销，提高了效率。
3. 强类型检查：模板在编译期进行类型检查，确保了代码的类型安全性，减少了运行时错误的可能性。

组合与继承在代码复用场景下的不同适用情况

1. 组合：
   • 适用场景：当需要在一个类中复用其他类的功能，但又不希望建立严格的“是一个”（is - a）关系时，组合是更好的选择。例如，C类复用A和B类的功能，C类并不“是一个”A或B，只是使用它们的功能，组合方式更加灵活，并且可以在运行时动态地改变所组合的对象。
   • 优点：组合避免了继承带来的紧密耦合关系，使得代码更加灵活，易于维护和扩展。同时，组合可以复用多个不同类的功能，而继承只能从一个父类继承。
   • 缺点：可能需要编写更多的转发代码来暴露组合对象的接口。
2. 继承：
   • 适用场景：当存在明显的“是一个”关系时，继承是合适的选择。例如，Dog类继承自Animal类，因为Dog“是一个”Animal，Dog类可以继承Animal类的属性和方法。
   • 优点：代码复用性高，子类可以直接使用父类的属性和方法，代码简洁。
   • 缺点：继承建立了强耦合关系，父类的修改可能会影响到子类，导致代码的维护成本增加。同时，继承具有单一继承的局限性，一个子类只能有一个直接父类。