c++ - 为什么 C++ 显式实例化的模板方法不能覆盖虚拟方法？

Question

为什么下面代码中的 TemplateChild 不起作用？我知道虚方法不能是模板，但为什么显式实例化的模板方法不能覆盖虚方法？

#include <iostream>

class VirtBase
{
public:
    VirtBase() {};
    virtual ~VirtBase() {};

    virtual void method( int input ) = 0;
    virtual void method( float input ) = 0;
};

class RegularChild : public VirtBase
{
public:
    RegularChild() {};
    ~RegularChild() {};

    void method( int input ) {
        std::cout << "R" << input << std::endl;
    }
    void method( float input ) {
        std::cout << "R" << input << std::endl;
    }
};

class TemplateBounceChild : public VirtBase
{
public:
    TemplateBounceChild() {};
    ~TemplateBounceChild() {};

    void method( int input ) {
        this->method<>( input );
    }
    void method( float input ) {
        this->method<>( input );
    }
    template< typename INPUT >
    void method( INPUT input ) {
        std::cout << "B" << input << std::endl;
    };
};

class TemplateChild : public VirtBase
{
public:
    TemplateChild() {};
    ~TemplateChild() {};

    template< typename INPUT >
    void method( INPUT input ) {
        std::cout << "T" << input << std::endl;
    };
};

template void TemplateChild::method< int >( int );
template void TemplateChild::method< float >( float );

int main( int, char**, char** )
{
    int i = 1;
    float f = 2.5f;

    VirtBase * v;

    RegularChild r;
    v = &r;

    r.method( i );
    r.method( f );
    v->method( i );
    v->method( f );

    TemplateChild c; // TemplateBounceChild here works correctly.
    v = &c;

    c.method( i );
    c.method( f );
    v->method( i );
    v->method( f );

    return 0;
}

gcc 4.4.7 (CentOS 6) 和 Clang 3.3 (trunk 177401) 同意这两个纯虚方法没有在 TemplateChild 中实现，尽管此时在编译中 TemplateChild 明确地有一个名为 'method' 的方法，它接受一个float，以及一个名为“method”的方法，它接受一个 int。

是否只是因为显式实例化来得太晚，TemplateChild 才被认为是非纯虚拟的？

编辑:C++11 14.5.2 [temp.mem]/4 说这是不允许专门化的。但是我在 [temp.explicit] 部分找不到任何关于同一件事的清晰内容。

4 A specialization of a member function template does not override a virtual function from a base class.

我还编辑了 TemplateBounceChild 以匹配 C++11 草案该部分中使用的示例。

Answer 1

让我们考虑一下如果允许这样做会发生什么。

类的定义TemplateChild可能存在于多个翻译单元(源文件)中。在这些翻译单元中的每一个中，编译器都需要能够为 TemplateChild 生成虚函数表 (vtable)。 , 以确保存在 vtable 供链接器使用。

vtable 说，“对于动态类型为 TemplateChild 的对象，这些是所有虚函数的最终覆盖。”例如，对于 RegularChild , vtable 映射两个重写 RegularChild::method(int)和 RegularChild::method(float) .

您对 TemplateChild::method 的显式实例化只会出现在一个翻译单元中，编译器只知道它们存在于那个翻译单元中。在编译其他翻译单元时，它不知道显式实例化的存在。这意味着您最终会得到该类的两个不同虚表:

在存在显式实例化的翻译单元中，您将拥有一个映射两个覆盖的 vtable TemplateChild::method<int>(int)和 TemplateChild::method<float>(float) .这没关系。

但是在不存在显式实例化的翻译单元中，您将拥有一个映射到基类虚函数的 vtable(在您的示例中是纯虚函数；让我们假设有基类定义)。

您甚至可能有两个以上的不同虚表，例如如果 int 的显式实例化和 float每个都出现在自己的翻译单元中。

无论如何，现在我们对同一事物有多个不同定义，这是一个主要问题。链接器充其量可能会选择一个并丢弃其余的。即使有某种方法告诉链接器选择具有显式实例化的那个，您仍然会遇到编译器可能会去虚拟化虚函数调用的问题，但要做到这一点，编译器需要知道最终的覆盖程序是什么(实际上，它需要知道 vtable 中有什么)。

因此，如果允许这样做，将会出现一些重大问题，并且鉴于 C++ 编译模型，我认为这些问题无法解决(至少在 C++ 编译完成方式发生重大变化的情况下无法解决)。