面试题：C++ 多态与模板元编程结合提升代码扩展性的探讨

关键设计思路

抽象基类与虚函数：
- 定义一个抽象基类，例如 AlgorithmBase，其中包含一个虚函数 execute，用于执行具体的算法操作。不同的算法策略类继承自这个基类，并实现 execute 函数。这是利用C++多态性的基础。
模板元编程：
- 使用模板类来处理不同的数值类型。将数值类型作为模板参数传递给模板类，模板类可以包含针对该数值类型优化的代码。
- 通过模板特化，可以为不同的数值类型提供特定的实现，从而达到高效执行的目的。
组合使用：
- 在模板类中，可以包含指向 AlgorithmBase 类型的指针（或智能指针），这样在运行时可以根据具体需求选择不同的算法策略。同时，模板类根据数值类型参数进行编译期优化。

核心代码示例

// 抽象算法基类
class AlgorithmBase {
public:
    virtual void execute() = 0;
    virtual ~AlgorithmBase() = default;
};

// 具体算法策略类，例如快速傅里叶变换的一种实现
class FFTAlgorithm : public AlgorithmBase {
public:
    void execute() override {
        // 具体的FFT实现代码
        std::cout << "Executing FFT algorithm" << std::endl;
    }
};

// 模板类，处理不同数值类型
template <typename T>
class NumericalComputation {
private:
    std::unique_ptr<AlgorithmBase> algo;
public:
    NumericalComputation(std::unique_ptr<AlgorithmBase> a) : algo(std::move(a)) {}

    void performComputation() {
        // 针对数值类型T的特定操作
        std::cout << "Performing computation for type " << typeid(T).name() << std::endl;
        algo->execute();
    }
};

// 模板特化示例，为double类型提供更优化的实现
template <>
class NumericalComputation<double> {
private:
    std::unique_ptr<AlgorithmBase> algo;
public:
    NumericalComputation(std::unique_ptr<AlgorithmBase> a) : algo(std::move(a)) {}

    void performComputation() {
        // 针对double类型的更优化操作
        std::cout << "Performing optimized computation for double" << std::endl;
        algo->execute();
    }
};

使用示例：

int main() {
    auto fftAlgo = std::make_unique<FFTAlgorithm>();
    NumericalComputation<float> compFloat(std::move(fftAlgo));
    compFloat.performComputation();

    auto newFFTAlgo = std::make_unique<FFTAlgorithm>();
    NumericalComputation<double> compDouble(std::move(newFFTAlgo));
    compDouble.performComputation();

    return 0;
}

在上述代码中，AlgorithmBase 及其派生类实现了多态性，不同的算法策略可以通过继承 AlgorithmBase 并实现 execute 函数来添加。NumericalComputation 模板类通过模板参数处理不同数值类型，并且可以在运行时选择不同的算法策略，实现了高度可扩展的架构。模板特化 NumericalComputation<double> 展示了如何为特定数值类型提供更优化的实现。

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