C++模板类继承

Question

如何定义一个模板类继承自模板类？

我想将std::queue 和std::priority_queue 包装到一个基类中。在我的情况下是LooperQueue。 我这样使用StdQueueauto queue = new StdQueue<LooperMessage *>()。

我的类定义编译器抱怨

错误日志：

  In file included from /Users/rqg/ASProjects/PboTest/muses/src/main/cpp/Painter.cpp:10:
  /Users/rqg/ASProjects/PboTest/muses/src/main/cpp/util/StdQueue.h:14:5: error: unknown type name 'size_type'; did you mean 'size_t'?
      size_type size() override;
      ^~~~~~~~~
      size_t
  /Users/rqg/Library/Android/sdk/ndk-bundle/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/lib64/clang/5.0.300080/include/stddef.h:62:23: note: 'size_t' declared here
  typedef __SIZE_TYPE__ size_t;
                        ^
  In file included from /Users/rqg/ASProjects/PboTest/muses/src/main/cpp/Painter.cpp:10:
  /Users/rqg/ASProjects/PboTest/muses/src/main/cpp/util/StdQueue.h:16:5: error: unknown type name 'reference'
      reference front() override;
      ^
  /Users/rqg/ASProjects/PboTest/muses/src/main/cpp/util/StdQueue.h:20:21: error: unknown type name 'value_type'; did you mean 'ARect::value_type'?
      void push(const value_type &x) override;
                      ^~~~~~~~~~
                      ARect::value_type
  /Users/rqg/Library/Android/sdk/ndk-bundle/sysroot/usr/include/android/rect.h:44:21: note: 'ARect::value_type' declared here
      typedef int32_t value_type;

代码：

#ifndef PBOTEST_LOOPERQUEUE_H
#define PBOTEST_LOOPERQUEUE_H

#include <queue>
#include <cstdlib>

template<typename Tp, typename Sequence = std::deque<Tp> >
class LooperQueue {
public:

    typedef typename Sequence::value_type                value_type;
    typedef typename Sequence::reference                 reference;
    typedef typename Sequence::const_reference           const_reference;
    typedef typename Sequence::size_type                 size_type;
    typedef          Sequence                            container_type;


    virtual size_type size()  = 0;

    virtual reference front() = 0;

    virtual void pop()= 0;

    virtual void push(const value_type &x) = 0;
};


#endif //PBOTEST_LOOPERQUEUE_H

 #ifndef PBOTEST_STDQUEUE_H
#define PBOTEST_STDQUEUE_H


#include "LooperQueue.h"

template<typename Tp, typename Sequence = std::deque<Tp> >
class StdQueue : public LooperQueue<Tp, Sequence> {
public:
    size_type size() override;

    reference front() override;

    void pop() override;

    void push(const value_type &x) override;

public:


private:
    std::queue<Tp, Sequence> mQueue;
};


#endif //PBOTEST_STDQUEUE_H

Answer 1

我将使用一个更简单的示例来给出相同的错误，考虑一个只定义了一个别名的基类和一个尝试使用它的子类：

template <typename T>
class Base {
 public:
  using value_type = T;
};

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
  value_type func();  // error
};

由于模板的疯狂性质，编译器此时无法知道value_type 是什么。您必须通过限定它来告诉它它来自 Base 类：

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
  typename Base<T>::value_type func();
};

或通过using 声明告诉编译器您打算使用基类类型别名

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
  using typename Base<T>::value_type;
  value_type func();
};

编译器实际上无法知道Base<T> 包含value_type，直到它知道T 是什么并实例化模板。 为什么它不能只看 Base 模板？ -- 这样的事情在理论上是可能的，但它不知道会有哪些专业化可用。如果你有其他地方

template<>
class Base<int> {};

然后Derived<int> 将不得不在其范围内的其他地方寻找value_type，这就是它在您的原始代码中所做的。它试图找到value_type 并失败了。这种行为可能会导致一些令人惊讶的结果：

using value_type = char;
template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
  value_type func(); // this is the global value_type = char, always
};

有关相关主题的更深入的解释you can read my medium post

Answer 2

这里的问题是基类LooperQueue是一个依赖基类，它依赖于模板参数Tp和Sequence，那么在不知道模板参数的情况下无法确定它的完整类型。标准 C++ 表示不会在依赖基类中查找非依赖名称（如 size_type、reference 和 value_type）。

要更正代码，只需使名称符合基类名称即可；那么这些名称只能在实例化时查找，届时将知道必须探索的确切基础特化。例如

template<typename _Tp, typename _Sequence = std::deque<_Tp> >
class StdQueue : public LooperQueue<_Tp, _Sequence> {
public:
    typename LooperQueue<_Tp, _Sequence>::::size_type size() override;
    typename LooperQueue<_Tp, _Sequence>::reference front() override;
    void pop() override;
    void push(const typename LooperQueue<_Tp, _Sequence>::value_type &__x) override;
private:
    std::queue<_Tp, _Sequence> mQueue;
};

Answer 3

大多数（如果不是全部）编译错误是由于在派生类的名称查找期间未检查基类中的类型。 C++ 标准说您应该完全限定类型名称（请参阅this question）。换句话说，模板基类中的类型在没有完全限定的情况下从派生类中是不可见的。下面是一个使用g++-6.3.0 -std=c++14编译和运行的简单示例：

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

template <typename T, typename S = deque<T> >
class Base
{
public:
    typedef typename S::size_type size_type;

    virtual size_type size() = 0;
};


template <typename T, typename S = deque<T> >
class MyClass : public Base<T, S>
{
public:
    // type name has to be fully qualified
    typedef typename Base<T,S>::size_type size_type;

    // you could use "typename Base<T,S>::size_type" here instead
    size_type size() override { return 0; }
};


int main()
{
    MyClass<int> c;
    cout << c.size() << endl;
}