面试题：C++ 异常安全与模板元编程的结合

设计理念

存储任意类型对象：使用模板类 SafeContainer 来实现泛型存储，这样可以存储各种类型的对象。
异常安全的强保证：
- 插入操作：在插入新元素时，如果发生异常（例如内存分配失败），容器的状态不应改变，即不能有部分插入的情况。可以通过使用 std::vector 等容器作为底层存储，并在插入操作时利用其异常安全特性。如果插入操作抛出异常，std::vector 会自动回滚到插入前的状态。
- 删除操作：删除元素时，如果发生异常（例如析构函数抛出异常，虽然不推荐但仍需考虑），容器应保持有效状态，并且不会丢失其他元素。同样利用 std::vector 的特性，删除元素后重新调整容器大小，若过程中出现异常，std::vector 会保证自身状态正确。
编译期检测类型是否支持特定异常安全语义：使用 SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）技术结合 std::is_nothrow_move_constructible 和 std::is_nothrow_move_assignable 等类型 traits 来检测类型是否满足异常安全语义。例如，只有当类型是无异常移动构造和无异常移动赋值时，才允许该类型存储在容器中。

关键代码实现

#include <vector>
#include <type_traits>
#include <stdexcept>

template <typename T, typename = std::enable_if_t<
    std::is_nothrow_move_constructible<T>::value &&
    std::is_nothrow_move_assignable<T>::value
>>
class SafeContainer {
private:
    std::vector<T> data;

public:
    // 插入元素
    void insert(const T& value) {
        std::vector<T> temp = data;
        try {
            temp.push_back(value);
            data = std::move(temp);
        } catch (...) {
            // 如果插入失败，data 保持原来状态
            data = std::move(temp);
            throw;
        }
    }

    // 删除元素
    void remove(size_t index) {
        if (index >= data.size()) {
            throw std::out_of_range("Index out of range");
        }
        std::vector<T> temp = data;
        try {
            temp.erase(temp.begin() + index);
            data = std::move(temp);
        } catch (...) {
            // 如果删除失败，data 保持原来状态
            data = std::move(temp);
            throw;
        }
    }

    // 获取元素
    const T& get(size_t index) const {
        if (index >= data.size()) {
            throw std::out_of_range("Index out of range");
        }
        return data[index];
    }

    size_t size() const {
        return data.size();
    }
};

星途面试题库

面试题：C++ 异常安全与模板元编程的结合

知识考点

面试题答案

设计理念

关键代码实现