面试题：C++ 构造函数重载与模板元编程结合的设计

Question

设想你正在开发一个通用的数学计算库，需要设计一个类模板，该模板类的构造函数存在多种重载形式，且这些重载需要根据模板参数的不同类型进行精细化的初始化逻辑。例如，对于整数类型和浮点数类型的模板参数，构造函数的初始化方式有显著差异。请给出该类模板构造函数重载的设计思路及关键代码实现，并解释如何利用模板元编程技术优化构造函数的性能和代码的可读性。

Answer 1

设计思路

1. 类型判断：利用 std::is_integral 和 std::is_floating_point 等类型特性判断模板参数类型。
2. 重载构造函数：根据类型判断结果，为不同类型设计不同的构造函数重载，实现精细化初始化。

关键代码实现

#include <type_traits>
#include <iostream>

template <typename T>
class MathLibrary {
public:
    // 针对整数类型的构造函数
    template <typename = std::enable_if_t<std::is_integral<T>::value>>
    MathLibrary(T value) {
        std::cout << "Initializing for integral type: " << value << std::endl;
        // 整数类型的初始化逻辑
    }

    // 针对浮点数类型的构造函数
    template <typename = std::enable_if_t<std::is_floating_point<T>::value>>
    MathLibrary(T value) {
        std::cout << "Initializing for floating - point type: " << value << std::endl;
        // 浮点数类型的初始化逻辑
    }
};

模板元编程技术优化

1. 性能优化：在编译期确定类型，避免运行时不必要的条件判断，提高运行效率。例如，上述代码利用 std::enable_if 在编译期根据类型选择合适的构造函数，减少运行时开销。
2. 代码可读性优化：通过模板元编程技术将类型相关的逻辑抽象出来，使得构造函数的功能更加清晰。例如，不同类型的初始化逻辑在各自独立的构造函数中实现，代码结构更清晰，易于理解和维护。