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

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。

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。

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。

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。

不可以，模板成员函数不能为虚函数。