派生类中的C++成员函数模板，如何从基类中调用它？答案

【问题标题】：C++ member function template in derived class, how to call it from base class?派生类中的C++成员函数模板，如何从基类中调用它？
【发布时间】：2010-05-26 14:56:13
【问题描述】：

由于我的前一个问题听起来令人困惑，我认为最好清楚地说明我想要实现的目标。

我有（暂时忽略继承，专注于 X）：

class Base {};

class X : public Base {
private:
    double m_double;
public:
    template<class A> friend 
    void state( A& a, const X& x ) {
        data( a, x.m_double, "m_double" );
    }   
};

我现在可以根据数据函数的重载方式引入执行不同操作的任意新类，我们将在下面将它们称为访问器：

class XmlArchive {...}; //One Accessor
template<class T>
void data( XmlArchive& a, const T& t, const std::string& str ) {
//read data and serialize it to xml Archive
}

class ParameterList {...}; //Another Accessor
template<class T>
void data( ParameterList& a, const T& t, const std::string& str ) {
//put data in a parameter list 
}

然后我可以写：

X myX;

XmlArchive myArchive;
state( myArchive, myX );

ParameterList myParameters;
state( myParameters, myX );

太棒了，代码重用！ :D 但是以下（显然）失败了：

Base* basePtr = new X; //This would come from factory really, I should not know the type X
state( myParameters, *basePtr ); //Error

目标是使最后一次调用成功。我考虑过的（以及为什么不可接受）：

第一种选择：让所有的Accessor都继承自一个通用的基类，比如AccessorBase，然后写在Base中

virtual state( AccessorBase& a ) const = 0;

并在 X 中实现所需的代码（调用状态的语法会略有不同，但可以修复）。问题是 AccessorBase 需要为每个可能的类型提供一个虚函数，作为数据函数中的第二个参数。由于这些类型可以是用户定义的类（参见类组合的案例，X 具有 Y 作为数据成员）我不知道如何使这种策略起作用。

第二个选项：在 Base 中为每个 Accessor 创建一个虚函数。这违反了打开/关闭原则，因为添加新的访问器类（比如 TxtArchive）将需要修改基类。

我明白为什么不能对虚拟成员函数进行模板化（不同编译单元中可能有不同的 vtbls）。但是在我看来，这个问题应该有一个解决方案...... Base 知道它确实是 X 类型，并且 Accessor 的类型始终是明确的，所以找到一种调用方式（对于XmlArchive 类型的访问器）：

state( xmlArchive, x ); //xmlArchive of type XmlArchive, x of type X

这将产生结果。

总而言之，我想打电话：

state( myParameters, *basePtr );

如果 basePtr 指向具有与调用兼容的函数模板的派生类，则成功，否则抛出异常。

在我看来 boost::serialize 做了类似的事情，但我不知道如何（可能是通过模板在 C++ 中重新实现继承关系，我看到一个 This() 函数返回最派生的指针但是它变得非常混乱......）

再次感谢您的帮助！

【问题讨论】：

标签： c++ inheritance templates boost

【解决方案1】：

您可以为此使用访问者模式：

class IVisitor
{
  public:
    virtual void on_data( double, const char * )=0;
    virtual void on_data( std::string, const char * )=0;
}; 

class Base 
{
  public:
    virtual void visit( IVisitor * v )=0;
};

class X : public Base 
{
  private:
    double m_double;
    std::string m_string;
  public:
    void visit( IVisitor * v)
    {
        v->on_data( m_double, "m_double" );
        v->on_data( m_string, "m_string" );
    }   
};

Base * base = ...;
XmlArchive ar;  // This must derive from IVisitor
base->visit(&ar);
ParameterList pl; // This must derive from IVisitor
base->visit(pl);

如果您不喜欢在IVisitor 中实现每个不同的on_data 类型，您可以使用boost::any - 但根据我的经验，实现该函数所需的分支并不值得。

【讨论】：

【解决方案2】：

我相信你可以使用 dynamic_cast 或 C 风格的转换来做到这一点，只要你知道你有一个 X 的对象，将 Base* 转换为 X* 并调用你的方法（在你的例子中应该是静态的。）如果您的继承链更深，并且您不知道在编译时是否有 X、Y 或 Z，那么您仍然可以这样做，但您需要启用 RTTI。

总结一下：

X::state( myParameters, *(X*)(basePtr) );

或者，如果您启用了 RTTI：

X::state( myParameters, *dynamic_cast<X*>(basePtr) );

在 X、Y、Z 场景中，您需要 Z::state、Y::state 和 X::state 三个分支，根据 basePtr 的运行时类型调用正确的分支。

switch(basePtr->get_type())
{
    case TYPE_X:
        X::state( myParameters, *(X*)(basePtr) );
        break;
    case TYPE_Y:
        Y::state( ... );
        break;
}

你明白了。

【讨论】：

但正如我在帖子中所说，我知道我有 X，因此调用正确函数的责任应该委托给派生类本身（XY 和 Z，或任何其他继承自Base)，它知道自己的类型。
是的，这就是为什么我说你需要 RTTI（或者 Base 中存储类型 X、Y、Z 的一些枚举字段），因为你需要根据不同的分支在对象的 runtime 类型上。您不能使用虚函数，这只会让您使用某种形式的 RTTI，或者可能使用仿函数模拟虚函数。无论哪种方式，您或编译器都必须向 Base 添加一些内容。

【解决方案3】：

不确定我是否完全理解您所要求的参数，但我的蜘蛛感觉表明您所追求的是Curiously Recurring Template Pattern 的应用程序：

class StateBase {
  virtual void state() = 0;
};

template<typename T>
class StateMixin : public StateBase {
  void state() {
    T::data();
  }
};

class MyType : public StateMixin<MyType>
{
  void data() {};
}

这里，state() 是用 StateMixin 定义的，并且可以从任何 StateBase 实例调用，但由编译器为每个用户定义的类型实现数据单独实例化。

【讨论】：

【解决方案4】：

将朋友声明添加到您的 Base 中，使其变为

class Base 
{
   template<class A> friend void state( A& a, const X& x );
};

【讨论】：