我听说c++的类成员函数模板不能是虚的。这是真的吗?
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?
当前回答
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。
其他回答
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。
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。
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
