c++ - 模板类对象的数组

Question

问题
我想要一组指向模板类实例的指针。如果C++允许基类中带有模板派生类的模板虚拟方法可以解决我的问题。
因此，如何实现模板化虚拟方法？
下面，我有一个似乎可行的解决方案，但我对自己的实现方式感兴趣。
约束
template参数是无限可变的，例如，我无法枚举此模板类的每个特殊化。模板类T可以是任何POD，POD数组或POD的结构。
完整的T集合在编译时是已知的。基本上，我有一个文件，该文件定义了用于实例化对象的所有不同T，并使用Xmacros(https://en.wikipedia.org/wiki/X_Macro)创建对象数组。
我知道这不是一个好主意。让我们暂时忽略一下。最终变得更加好奇。
可能的解决方案
这些是我研究过的东西。
创建基类和派生类

class Base {
  virtual void SomeMethod() = 0;
}

template <class T>
class Derived : Base {
  void SomeMethod() {...}
}

问题是我无法在 Base中声明要重载的所有虚拟方法，因为无法对虚拟方法进行模板化。否则，这将是一个完美的解决方案。
std::any / std::variant
我正在使用C++ 17，因此可以使用 std::any定义虚拟基本方法。但是它不能保存数组，因此无法在此处使用。
CRTP
看来这无助于我创建这些不同对象的数组。我需要做类似的事情

template <typename D, typename T>
class Base
{
    ...
};

template <typename T>
class Derived : public Base<Derived, T>
{
    ...
};

因此，我仍然最终尝试创建一个 Derived<T>对象数组。
访客模式
再次看起来，我需要枚举 Visitable类需要服务的每种可能的类型，尽管并非不可能(再次，我有一个文件定义了将要使用的所有不同的 T)，但看起来像更多的Xmacros，这仅仅是使问题更加复杂。
我的解决方案
这就是我想出的。它将在 https://www.onlinegdb.com/online_c++_compiler中运行

#include <iostream>
#include <array>
#include <typeinfo>

// Base class which declares "overloaded" methods without implementation
class Base {
 public:
  template <class T>
  void Set(T inval);
  template <class T>
  void Get(T* retval);
  virtual void Print() = 0;
};

// Template class which implements the overloaded methods
template <class T>
class Derived : public Base {
 public:
  void Set(T inval) {
    storage = inval;
  }
  void Get(T* retval) {
    *retval = storage;
  }
  void Print() {
    std::cout << "This variable is type " << typeid(T).name() <<
      ", value: " << storage << std::endl;
  }
 private:
  T storage = {};
};

// Manually pointing base overloads to template methods
template <class T> void Base::Set(T inval) {
  static_cast<Derived<T>*>(this)->Set(inval);
}
template <class T> void Base::Get(T* retval) {
  std::cout << "CALLED THROUGH BASE!" << std::endl;
  static_cast<Derived<T>*>(this)->Get(retval);
}

int main()
{
  // Two new objects
  Derived<int>* ptr_int = new Derived<int>();
  Derived<double>* ptr_dbl = new Derived<double>();
  
  // Base pointer array
  std::array<Base*, 2> ptr_arr;
  ptr_arr[0] = ptr_int;
  ptr_arr[1] = ptr_dbl;

  // Load values into objects through calls to Base methods
  ptr_arr[0]->Set(3);
  ptr_arr[1]->Set(3.14);

  // Call true virtual Print() method
  for (auto& ptr : ptr_arr) ptr->Print();

  // Read out the values
  int var_int;
  double var_dbl;
  std::cout << "First calling Get() method through true pointer." << std::endl;
  ptr_int->Get(&var_int);
  ptr_dbl->Get(&var_dbl);
  std::cout << "Direct values: " << var_int << ", " << var_dbl << std::endl;
  std::cout << "Now calling Get() method through base pointer." << std::endl;
  ptr_arr[0]->Get(&var_int);
  ptr_arr[1]->Get(&var_dbl);
  std::cout << "Base values: " << var_int << ", " << var_dbl << std::endl;

  return 0;
}

运行此命令时，表明在 Base上调用方法正确指向 Derived实现。

This variable is type i, value: 3                                                                                                    
This variable is type d, value: 3.14                                                                                                 
First calling Get() method through true pointer.                                                                                     
Direct values: 3, 3.14                                                                                                               
Now calling Get() method through base pointer.                                                                                       
CALLED THROUGH BASE!                                                                                                                 
CALLED THROUGH BASE!                                                                                                                 
Base values: 3, 3.14  

本质上，我是在手动创建虚拟方法指针。但是，由于我明确地这样做了，因此可以使用 Base中的模板方法，该模板方法指向 Derived中的方法。它更容易出错，例如，对于每个模板方法，我需要两次键入方法名称，即，我可能会弄乱:

template <class T> void Base::BLAH_SOMETHING(T inval) {
  static_cast<Derived<T>*>(this)->WHOOPS_WRONG_CALL(inval);
}

毕竟，这是一个可怕的主意吗？对我来说，这似乎可以达到我避免模板化虚拟方法局限性的目标。这真的有什么问题吗？我了解可能存在构建代码的方法，这些方法使所有这些事情都不必要，我只是专注于这种特定的结构。

Answer 1

It is more prone to error, as for example for each template method I need to type the method name twice

哦，那是您最不用担心的。想象一下，如果您将类型转换为错误的类型。
至少可以避免头痛，并使用 dynamic_cast:

class Base {
  public:
    virtual ~Base() = default;

    template <class T>
    void Set(T inval) {
        dynamic_cast<Derived<T>&>(*this).Set(inval);
    }

    template <class T>
    T Get() {
        return dynamic_cast<Derived<T>&>(*this).Get();
    }
};


template <class T>
class Derived : public Base {
  public:
    void Set(T inval) {
      storage = inval;
    }

    T Get() {
      return storage;
    }

  private:
    T storage{};
};

除此之外，我同意这些意见，这可能不是解决您问题的正确方法。