Können C-Klassen-Member-Funktionsvorlagen als virtuell deklariert werden?

Kann eine Klassenmitgliedsfunktionsvorlage virtuell sein?

Trotz der Vielseitigkeit von C-Vorlagen dreht sich ein häufiges Missverständnis um die Schnittmenge von Klassenmitgliedern Funktionen und virtuelle Funktionen. Dieser Artikel befasst sich mit der Frage, ob eine Funktionsvorlage für Klassenmitglieder als virtuell deklariert werden kann, erklärt, warum dies nicht möglich ist, und untersucht alternative Ansätze, die Polymorphismus und Vorlagen kombinieren.

Virtuelle Funktionen ermöglichen das polymorphe Verhalten von Objekten und ermöglichen so Unterklassen, um geerbte Methoden zu überschreiben und spezielle Implementierungen bereitzustellen. Allerdings stellt die Anwendung desselben Konzepts auf Member-Funktionsvorlagen ein grundlegendes Problem dar.

Vorlagen arbeiten zur Kompilierungszeit und generieren spezifische Codeinstanzen für jeden eindeutigen Satz von Vorlagenargumenten. Im Gegensatz dazu werden virtuelle Funktionen zur Laufzeit aufgelöst, wobei die geeignete Funktionsimplementierung basierend auf dem tatsächlichen Objekttyp bestimmt wird. Diese inhärente Diskrepanz zwischen der Kompilierzeitnatur von Vorlagen und der Laufzeitnatur virtueller Funktionen schließt die Möglichkeit von Funktionsvorlagen für virtuelle Klassenmitglieder aus.

Betrachten Sie das folgende Beispiel, um diesen Punkt zu veranschaulichen:

class Base {
public:
  virtual void foo(TemplateArgumentType arg) {}
};

class Derived : public Base {
public:
  void foo(TemplateArgumentType arg) override {}
};

In diesem Beispiel wird die foo-Funktion in Base als virtuell deklariert und erhält ein Vorlagenargument. Wenn virtuelle Member-Funktionsvorlagen möglich wären, würde der Code in Derived die Vorlagenfunktion in Base überschreiben. Dies führt jedoch zu einem Fehler bei der Kompilierung, da der Compiler nicht bestimmen kann, welche konkrete Instanziierung der foo-Vorlage in Derived zur Kompilierungszeit generiert werden soll.

Funktionsvorlagen für virtuelle Klassenmitglieder sind zwar nicht direkt umsetzbar, es gibt sie aber alternative Techniken, die die Vorteile von Polymorphismus und Vorlagen kombinieren. Ein leistungsstarker Ansatz ist die Typlöschung, bei der der genaue Typ eines Objekts ausgeblendet oder abstrahiert wird, sodass es als allgemeinerer Typ behandelt werden kann. Durch die Nutzung der Typlöschung können Entwickler einen Grad an Polymorphie erreichen, der dem von virtuellen Funktionen ähnelt, und sich dennoch auf die Auflösung zur Kompilierungszeit verlassen.

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