面试题：C++元编程之模板函数基础

Question

请用C++模板函数实现一个函数，该函数可以接受任意类型的数组和数组长度，计算数组元素的总和。并解释模板函数在元编程中的作用和优势。

Answer 1

代码实现

#include <iostream>

template <typename T>
T sumArray(T arr[], size_t length) {
    T total = T();
    for (size_t i = 0; i < length; ++i) {
        total += arr[i];
    }
    return total;
}

模板函数在元编程中的作用和优势

1. 作用
   • 代码复用：模板函数允许编写通用的代码，适用于多种数据类型，而不需要为每种数据类型重复编写相同逻辑的函数。例如上述 sumArray 函数可用于 int、double 等不同类型数组求和。
   • 编译期计算：在元编程中，模板函数能够在编译期进行计算。通过递归模板实例化等技术，可以实现编译期的循环、条件判断等操作，生成特定的代码，优化运行时性能。
2. 优势
   • 类型安全：模板函数是强类型的，在编译时就会检查类型错误。当使用不同类型调用模板函数时，编译器会根据实际类型生成特定版本的函数代码，避免了运行时类型不匹配错误。
   • 运行时效率：由于模板函数在编译期实例化，生成针对特定类型的代码，没有了函数调用的额外开销（如函数指针间接寻址等），提高了运行时效率。
   • 灵活性：可以根据不同类型进行特殊化处理。例如，可以为某些特定类型提供专门的模板特化版本，以优化性能或实现特定功能。