面试题：C++私有成员变量访问控制与模板元编程结合的应用

思路分析

利用友元关系：在C++中，友元函数或友元类可以访问类的私有成员。在模板元编程中，我们可以利用这一点。通过将模板类声明为友元，该模板类就可以访问目标类的私有成员变量。
编译期计算：利用模板特化和递归，结合对私有成员变量的访问，可以实现编译期的计算。例如，通过访问私有成员变量来获取某些初始值，并基于这些值进行编译期的递归计算。
类型约束：通过在模板类中对私有成员变量的访问和特定类型的关联，可以实现类型约束。如果类型不符合预期，访问私有成员变量的操作可能会导致编译错误，从而达到类型约束的目的。

示例代码

#include <iostream>

// 目标类，包含私有成员变量
class TargetClass {
private:
    static const int privateValue = 5;
    friend class TemplateMetaprogramming;
};

// 模板元编程类
class TemplateMetaprogramming {
public:
    // 编译期计算函数，利用对TargetClass私有成员变量的访问
    template <int N>
    struct CompileTimeCalculation {
        static const int value = N * TargetClass::privateValue + CompileTimeCalculation<N - 1>::value;
    };

    template <>
    struct CompileTimeCalculation<0> {
        static const int value = 0;
    };

    // 类型约束示例（这里简单示例，实际应用可更复杂）
    template <typename T>
    struct TypeConstraint {
        static_assert(std::is_same<T, int>::value, "Type must be int");
        static const int value = TargetClass::privateValue;
    };
};

int main() {
    // 测试编译期计算
    std::cout << "Compile - time calculation result: " << TemplateMetaprogramming::CompileTimeCalculation<3>::value << std::endl;

    // 测试类型约束（如果取消注释下面这行，会导致编译错误，因为类型不匹配）
    // TemplateMetaprogramming::TypeConstraint<double> tc;

    return 0;
}

在上述代码中：

TargetClass 包含一个私有成员变量 privateValue，并将 TemplateMetaprogramming 声明为友元，使得 TemplateMetaprogramming 可以访问其私有成员。
TemplateMetaprogramming 中的 CompileTimeCalculation 模板类利用对 TargetClass::privateValue 的访问，通过递归实现编译期计算。
TypeConstraint 模板类通过 static_assert 实现类型约束，同时也展示了对 TargetClass::privateValue 的访问。

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