不可以，模板成员函数不能为虚函数。

模板都是关于编译器在编译时生成代码的。虚函数都是关于运行时系统确定在运行时调用哪个函数。

一旦运行时系统发现它需要调用模板化的虚函数，编译就完成了，编译器就不能再生成相应的实例了。因此，不能使用虚拟成员函数模板。

然而，结合多态性和模板产生了一些强大而有趣的技术，特别是所谓的类型擦除。

C++ doesn't allow virtual template member functions right now. The most likely reason is the complexity of implementing it. Rajendra gives good reason why it can't be done right now but it could be possible with reasonable changes of the standard. Especially working out how many instantiations of a templated function actually exist and building up the vtable seems difficult if you consider the place of the virtual function call. Standards people just have a lot of other things to do right now and C++1x is a lot of work for the compiler writers as well.

什么时候需要模板成员函数?我曾经遇到过这样的情况，我试图用纯虚拟基类重构一个层次结构。这是一种执行不同策略的糟糕风格。我想将其中一个虚函数的实参更改为数值类型，而不是重载成员函数并覆盖所有子类中的每一个重载，我尝试使用虚模板函数(并且不得不发现它们不存在)。

下面的代码可以在windows 7上使用mingwg++ 3.4.5编译并正常运行:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template <typename T>
class A{
public:
    virtual void func1(const T& p)
    {
        cout<<"A:"<<p<<endl;
    }
};

template <typename T>
class B
: public A<T>
{
public:
    virtual void func1(const T& p)
    {
        cout<<"A<--B:"<<p<<endl;
    }
};

int main(int argc, char** argv)
{
    A<string> a;
    B<int> b;
    B<string> c;

    A<string>* p = &a;
    p->func1("A<string> a");
    p = dynamic_cast<A<string>*>(&c);
    p->func1("B<string> c");
    B<int>* q = &b;
    q->func1(3);
}

输出为:

A:A<string> a
A<--B:B<string> c
A<--B:3

后来我又添加了一个新类X:

class X
{
public:
    template <typename T>
    virtual void func2(const T& p)
    {
        cout<<"C:"<<p<<endl;
    }
};

当我试图在main()中像这样使用类X时:

X x;
x.func2<string>("X x");

g++报告以下错误:

vtempl.cpp:34: error: invalid use of `virtual' in template declaration of `virtu
al void X::func2(const T&)'

所以很明显:

虚成员函数可以在类模板中使用。编译器可以很容易地构造虚表 将类模板成员函数定义为虚函数是不可能的，如你所见，很难确定函数签名和分配虚表项。

回答问题的第二部分:

如果它们可以是虚拟的，那么有什么场景可以使用这样的函数呢?

这并不是一件不合理的事情。例如，Java(每个方法都是虚的)使用泛型方法没有问题。

c++中需要虚函数模板的一个例子是接受泛型迭代器的成员函数。或接受泛型函数对象的成员函数。

这个问题的解决方案是使用boost::any_range和boost::function的类型擦除，这将允许您接受泛型迭代器或函子，而不需要使您的函数成为模板。

虚函数表

让我们从虚函数表及其工作原理的一些背景知识开始(来源):

[20.3] What's the difference between how virtual and non-virtual member functions are called? Non-virtual member functions are resolved statically. That is, the member function is selected statically (at compile-time) based on the type of the pointer (or reference) to the object. In contrast, virtual member functions are resolved dynamically (at run-time). That is, the member function is selected dynamically (at run-time) based on the type of the object, not the type of the pointer/reference to that object. This is called "dynamic binding." Most compilers use some variant of the following technique: if the object has one or more virtual functions, the compiler puts a hidden pointer in the object called a "virtual-pointer" or "v-pointer." This v-pointer points to a global table called the "virtual-table" or "v-table." The compiler creates a v-table for each class that has at least one virtual function. For example, if class Circle has virtual functions for draw() and move() and resize(), there would be exactly one v-table associated with class Circle, even if there were a gazillion Circle objects, and the v-pointer of each of those Circle objects would point to the Circle v-table. The v-table itself has pointers to each of the virtual functions in the class. For example, the Circle v-table would have three pointers: a pointer to Circle::draw(), a pointer to Circle::move(), and a pointer to Circle::resize(). During a dispatch of a virtual function, the run-time system follows the object's v-pointer to the class's v-table, then follows the appropriate slot in the v-table to the method code. The space-cost overhead of the above technique is nominal: an extra pointer per object (but only for objects that will need to do dynamic binding), plus an extra pointer per method (but only for virtual methods). The time-cost overhead is also fairly nominal: compared to a normal function call, a virtual function call requires two extra fetches (one to get the value of the v-pointer, a second to get the address of the method). None of this runtime activity happens with non-virtual functions, since the compiler resolves non-virtual functions exclusively at compile-time based on the type of the pointer.

我的问题，或者我是怎么来的

我尝试使用类似这样的东西，现在cubefile基类与模板优化加载函数，这将实现不同类型的立方体(一些存储像素，一些通过图像等)。

一些代码:

virtual void  LoadCube(UtpBipCube<float> &Cube,long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
        long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1) = 0;
virtual void  LoadCube(UtpBipCube<short> &Cube, long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
        long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1) = 0;
virtual void  LoadCube(UtpBipCube<unsigned short> &Cube, long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
        long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1) = 0;

我想要它是什么，但它不会编译由于虚拟模板组合:

template<class T>
    virtual void  LoadCube(UtpBipCube<T> &Cube,long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
            long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1) = 0;

我最终将模板声明移到了类级别。这种解决方案将迫使程序在读取数据之前了解它们将要读取的特定类型的数据，这是不可接受的。

解决方案

警告，这不是很漂亮，但它允许我删除重复的执行代码

1)在基类中

virtual void  LoadCube(UtpBipCube<float> &Cube,long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
            long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1) = 0;
virtual void  LoadCube(UtpBipCube<short> &Cube, long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
            long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1) = 0;
virtual void  LoadCube(UtpBipCube<unsigned short> &Cube, long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
            long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1) = 0;

2)和在儿童班

void  LoadCube(UtpBipCube<float> &Cube, long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
        long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1)
{ LoadAnyCube(Cube,LowerLeftRow,LowerLeftColumn,UpperRightRow,UpperRightColumn,LowerBand,UpperBand); }

void  LoadCube(UtpBipCube<short> &Cube, long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
        long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1)
{ LoadAnyCube(Cube,LowerLeftRow,LowerLeftColumn,UpperRightRow,UpperRightColumn,LowerBand,UpperBand); }

void  LoadCube(UtpBipCube<unsigned short> &Cube, long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
        long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1)
{ LoadAnyCube(Cube,LowerLeftRow,LowerLeftColumn,UpperRightRow,UpperRightColumn,LowerBand,UpperBand); }

template<class T>
void  LoadAnyCube(UtpBipCube<T> &Cube, long LowerLeftRow=0,long LowerLeftColumn=0,
        long UpperRightRow=-1,long UpperRightColumn=-1,long LowerBand=0,long UpperBand=-1);

注意，LoadAnyCube没有在基类中声明。

下面是另一个堆栈溢出的答案: 需要一个虚拟模板成员解决方案。

从c++模板的完整指南:

Member function templates cannot be declared virtual. This constraint is imposed because the usual implementation of the virtual function call mechanism uses a fixed-size table with one entry per virtual function. However, the number of instantiations of a member function template is not fixed until the entire program has been translated. Hence, supporting virtual member function templates would require support for a whole new kind of mechanism in C++ compilers and linkers. In contrast, the ordinary members of class templates can be virtual because their number is fixed when a class is instantiated

不，他们不能。但是:

template<typename T>
class Foo {
public:
  template<typename P>
  void f(const P& p) {
    ((T*)this)->f<P>(p);
  }
};

class Bar : public Foo<Bar> {
public:
  template<typename P>
  void f(const P& p) {
    std::cout << p << std::endl;
  }
};

int main() {
  Bar bar;

  Bar *pbar = &bar;
  pbar -> f(1);

  Foo<Bar> *pfoo = &bar;
  pfoo -> f(1);
};

如果您想要做的只是拥有一个公共接口并将实现推迟到子类，则效果大致相同。

至少在gcc 5.4中，虚函数可以是模板成员，但必须是模板本身。

#include <iostream>
#include <string>
class first {
protected:
    virtual std::string  a1() { return "a1"; }
    virtual std::string  mixt() { return a1(); }
};

class last {
protected:
    virtual std::string a2() { return "a2"; }
};

template<class T>  class mix: first , T {
    public:
    virtual std::string mixt() override;
};

template<class T> std::string mix<T>::mixt() {
   return a1()+" before "+T::a2();
}

class mix2: public mix<last>  {
    virtual std::string a1() override { return "mix"; }
};

int main() {
    std::cout << mix2().mixt();
    return 0;
}

输出

mix before a2
Process finished with exit code 0

如果预先知道模板方法的类型集，则'虚拟模板方法'有一个变通方法。

为了说明这个想法，在下面的例子中只使用了两种类型(int和double)。

在那里，一个“虚拟”模板方法(Base:: method)调用相应的虚拟方法(Base:: VMethod之一)，后者反过来调用模板方法实现(Impl::TMethod)。

只需要在派生实现(AImpl, BImpl)中实现模板方法TMethod，并使用derived <*Impl>。

class Base
{
public:
    virtual ~Base()
    {
    }

    template <typename T>
    T Method(T t)
    {
        return VMethod(t);
    }

private:
    virtual int VMethod(int t) = 0;
    virtual double VMethod(double t) = 0;
};

template <class Impl>
class Derived : public Impl
{
public:
    template <class... TArgs>
    Derived(TArgs&&... args)
        : Impl(std::forward<TArgs>(args)...)
    {
    }

private:
    int VMethod(int t) final
    {
        return Impl::TMethod(t);
    }

    double VMethod(double t) final
    {
        return Impl::TMethod(t);
    }
};

class AImpl : public Base
{
protected:
    AImpl(int p)
        : i(p)
    {
    }

    template <typename T>
    T TMethod(T t)
    {
        return t - i;
    }

private:
    int i;
};

using A = Derived<AImpl>;

class BImpl : public Base
{
protected:
    BImpl(int p)
        : i(p)
    {
    }

    template <typename T>
    T TMethod(T t)
    {
        return t + i;
    }

private:
    int i;
};

using B = Derived<BImpl>;

int main(int argc, const char* argv[])
{
    A a(1);
    B b(1);
    Base* base = nullptr;

    base = &a;
    std::cout << base->Method(1) << std::endl;
    std::cout << base->Method(2.0) << std::endl;

    base = &b;
    std::cout << base->Method(1) << std::endl;
    std::cout << base->Method(2.0) << std::endl;
}

输出:

0
1
2
3

注: Base::Method对于实际代码来说实际上是多余的(VMethod可以被设为public并直接使用)。 我添加它，使它看起来像一个实际的“虚拟”模板方法。

在其他答案中，建议的模板函数是一个门面，并不能提供任何实际的好处。

模板函数对于只编写一次代码很有用 不同的类型。 虚函数对于为不同的类提供公共接口非常有用。

该语言不允许虚拟模板函数，但通过一个变通方法，可以同时拥有两者，例如，每个类都有一个模板实现和一个虚拟公共接口。

但是，有必要为每个模板类型组合定义一个虚拟包装器函数:

#include <memory>
#include <iostream>
#include <iomanip>

//---------------------------------------------
// Abstract class with virtual functions
class Geometry {
public:
    virtual void getArea(float &area) = 0;
    virtual void getArea(long double &area) = 0;
};

//---------------------------------------------
// Square
class Square : public Geometry {
public:
    float size {1};

    // virtual wrapper functions call template function for square
    virtual void getArea(float &area) { getAreaT(area); }
    virtual void getArea(long double &area) { getAreaT(area); }

private:
    // Template function for squares
    template <typename T>
    void getAreaT(T &area) {
        area = static_cast<T>(size * size);
    }
};

//---------------------------------------------
// Circle
class Circle : public Geometry  {
public:
    float radius {1};

    // virtual wrapper functions call template function for circle
    virtual void getArea(float &area) { getAreaT(area); }
    virtual void getArea(long double &area) { getAreaT(area); }

private:
    // Template function for Circles
    template <typename T>
    void getAreaT(T &area) {
        area = static_cast<T>(radius * radius * 3.1415926535897932385L);
    }
};


//---------------------------------------------
// Main
int main()
{
    // get area of square using template based function T=float
    std::unique_ptr<Geometry> geometry = std::make_unique<Square>();
    float areaSquare;
    geometry->getArea(areaSquare);

    // get area of circle using template based function T=long double
    geometry = std::make_unique<Circle>();
    long double areaCircle;
    geometry->getArea(areaCircle);

    std::cout << std::setprecision(20) << "Square area is " << areaSquare << ", Circle area is " << areaCircle << std::endl;
    return 0;
}

输出:

方形面积为1，圆形面积为3.1415926535897932385

在这里试试

虽然很多人已经回答了一个老问题，但我相信一个简洁的方法，与其他发布的方法没有太大不同，就是使用一个小宏来帮助减轻类声明的重复。

// abstract.h

// Simply define the types that each concrete class will use
#define IMPL_RENDER() \
    void render(int a, char *b) override { render_internal<char>(a, b); }   \
    void render(int a, short *b) override { render_internal<short>(a, b); } \
    // ...

class Renderable
{
public:
    // Then, once for each on the abstract
    virtual void render(int a, char *a) = 0;
    virtual void render(int a, short *b) = 0;
    // ...
};

现在，要实现我们的子类:

class Box : public Renderable
{
public:
    IMPL_RENDER() // Builds the functions we want

private:
    template<typename T>
    void render_internal(int a, T *b); // One spot for our logic
};

这样做的好处是，当添加一个新支持的类型时，它可以从抽象头文件中完成，而不必在多个源文件/头文件中进行修改。

我目前的解决方案如下(禁用RTTI -你也可以使用std::type_index):

#include <type_traits>
#include <iostream>
#include <tuple>

class Type
{
};

template<typename T>
class TypeImpl : public Type
{

};

template<typename T>
inline Type* typeOf() {
    static Type* typePtr = new TypeImpl<T>();
    return typePtr;
}

/* ------------- */

template<
    typename Calling
    , typename Result = void
    , typename From
    , typename Action
>
inline Result DoComplexDispatch(From* from, Action&& action);

template<typename Cls>
class ChildClasses
{
public:
    using type = std::tuple<>;
};

template<typename... Childs>
class ChildClassesHelper
{
public:
    using type = std::tuple<Childs...>;
};

//--------------------------

class A;
class B;
class C;
class D;

template<>
class ChildClasses<A> : public ChildClassesHelper<B, C, D> {};

template<>
class ChildClasses<B> : public ChildClassesHelper<C, D> {};

template<>
class ChildClasses<C> : public ChildClassesHelper<D> {};

//-------------------------------------------

class A
{
public:
    virtual Type* GetType()
    {
        return typeOf<A>();
    }

    template<
        typename T,
        bool checkType = true
    >
        /*virtual*/void DoVirtualGeneric()
    {
        if constexpr (checkType)
        {
            return DoComplexDispatch<A>(this, [&](auto* other) -> decltype(auto)
                {
                    return other->template DoVirtualGeneric<T, false>();
                });
        }
        std::cout << "A";
    }
};

class B : public A
{
public:
    virtual Type* GetType()
    {
        return typeOf<B>();
    }
    template<
        typename T,
        bool checkType = true
    >
    /*virtual*/void DoVirtualGeneric() /*override*/
    {
        if constexpr (checkType)
        {
            return DoComplexDispatch<B>(this, [&](auto* other) -> decltype(auto)
                {
                    other->template DoVirtualGeneric<T, false>();
                });
        }
        std::cout << "B";
    }
};

class C : public B
{
public:
    virtual Type* GetType() {
        return typeOf<C>();
    }

    template<
        typename T,
        bool checkType = true
    >
    /*virtual*/void DoVirtualGeneric() /*override*/
    {
        if constexpr (checkType)
        {
            return DoComplexDispatch<C>(this, [&](auto* other) -> decltype(auto)
                {
                    other->template DoVirtualGeneric<T, false>();
                });
        }
        std::cout << "C";
    }
};

class D : public C
{
public:
    virtual Type* GetType() {
        return typeOf<D>();
    }
};

int main()
{
    A* a = new A();
    a->DoVirtualGeneric<int>();
}

// --------------------------

template<typename Tuple>
class RestTuple {};

template<
    template<typename...> typename Tuple,
    typename First,
    typename... Rest
>
class RestTuple<Tuple<First, Rest...>> {
public:
    using type = Tuple<Rest...>;
};

// -------------
template<
    typename CandidatesTuple
    , typename Result
    , typename From
    , typename Action
>
inline constexpr Result DoComplexDispatchInternal(From* from, Action&& action, Type* fromType)
{
    using FirstCandidate = std::tuple_element_t<0, CandidatesTuple>;

    if constexpr (std::tuple_size_v<CandidatesTuple> == 1)
    {
        return action(static_cast<FirstCandidate*>(from));
    }
    else {
        if (fromType == typeOf<FirstCandidate>())
        {
            return action(static_cast<FirstCandidate*>(from));
        }
        else {
            return DoComplexDispatchInternal<typename RestTuple<CandidatesTuple>::type, Result>(
                from, action, fromType
            );
        }
    }
}

template<
    typename Calling
    , typename Result
    , typename From
    , typename Action
>
inline Result DoComplexDispatch(From* from, Action&& action)
{
    using ChildsOfCalling = typename ChildClasses<Calling>::type;
    if constexpr (std::tuple_size_v<ChildsOfCalling> == 0)
    {
        return action(static_cast<Calling*>(from));
    }
    else {
        auto fromType = from->GetType();
        using Candidates = decltype(std::tuple_cat(std::declval<std::tuple<Calling>>(), std::declval<ChildsOfCalling>()));
        return DoComplexDispatchInternal<Candidates, Result>(
            from, std::forward<Action>(action), fromType
        );
    }
}

我唯一不喜欢的是你必须定义/注册所有的子类。

在虚函数的情况下如何调用正确的函数?

虚表将包含类的每个虚函数的条目，在运行时，它将选择特定函数的地址，并调用各自的函数。

如何正确的函数必须被调用在虚拟情况下连同函数模板?

在函数模板的情况下，用户可以使用任何类型调用该函数。这里相同的函数根据类型有几个版本。现在，在这种情况下，对于同一个函数，由于版本不同，必须维护vtable中的许多项。

我看了所有的14个答案，有些有原因，为什么虚拟模板的功能不能工作，其他人显示了一个工作周围。一个答案甚至表明虚类可以有虚函数。这不足为奇。

我的回答将给出一个直接的理由，为什么标准不允许虚模板函数。因为很多人都在抱怨。首先，我不敢相信有人说虚函数可以在编译时推导出来。这是我听过的最蠢的话。

不管怎样。我确定标准规定指向对象的this指针是其成员函数的第一个参数。

struct MyClass
{
 void myFunction();
}

// translate to
void myFunction(MyClass*);

既然我们都清楚了。然后，我们需要知道模板的转换规则。模板化的参数在它可以隐式转换的内容上受到极大的限制。我不记得所有的内容，但是你可以查看c++ Primer以获得完整的参考。例如，T*可转换为const T*。数组可以转换为指针。但是，派生类不能作为模板形参转换为基类。

struct A {};
struct B : A {};

template<class T>
void myFunction(T&);

template<>
void myFunction<A>(A&) {}

int main()
{
 A a;
 B b;

 myFunction(a); //compiles perfectly
 myFunction((A&)b); // compiles nicely
 myFunction(b); //compiler error, use of undefined template function
}

我希望你们能明白我的意思。你不能使用虚拟模板函数，因为就编译器而言，它们是两个完全不同的函数;作为隐式参数，此参数具有不同的类型。

虚拟模板不能工作的另一个原因同样有效。因为虚表是快速实现虚函数的最佳方式。