实现模板化模板方法

Question

注：以下问题是关于Template Method Design Pattern和C++函数模板的。为了区分两者，我将在提及设计模式时使用斜体，在提及 C++ 模板时使用粗体。

模板方法模式的思想是让算法的各个部分可以互换。这通常是通过继承来实现的，其中 subclass 提供了插入基础 class 算法的具体实现。但是，如果钩子方法需要是 templates，这将不起作用，因为 templates 不能是虚拟的。这是一个无法编译的简单示例：

class Base
{
public:

    // This is the template method
    template <typename T>
    void doSomething(T input)
    {
        //...
        auto converted = ConvertInput(input);
        //...
        std::cout << converted;
    }

protected:
    //compile error "member function templates cannot be virtual"
    template <typename T>
    virtual T ConvertInput(T input) = 0;
};

class Derived : public Base
{
protected:
    template <typename T>
    T ConvertInput(T input)
    {
        return 2 * input;
    }
};

int main()
{
    Derived d;
    d.doSomething(3);
}

有没有办法实现使用函数模板挂钩的模板方法？

我对在任何地方使用 Base class 作为类型不感兴趣。我将始终使用具体的特定类型来实现最大的编译时优化。所以这个问题的另一种表述是：我如何创建多个 classes Derived-1 .. Derived-n 具有 函数模板 在实现中共享一个公共代码框架？

Answer 1

听起来像是 CRTP 的一个很好的用例。将 Base 定义为 class 模板，并将派生的类型作为模板参数。在 Base 的方法中，您可以向下转换为派生类型：

template<typename Derived>
struct Base
{
    // This is the template method
    template <typename T>
    void doSomething(T input)
    {
        //...
        auto converted = static_cast<Derived*>(this)->ConvertInput(input);
        //...
        std::cout << converted << std::endl;
    }
};

然后定义派生类型，例如：

struct Square : Base<Square>
{
    template<typename T>
    auto ConvertInput(T t)
    {
        return t*t;
    }
};

struct Sum : Base<Sum>
{
    template<typename T>
    auto ConvertInput(T t)
    {
        return t+t;
    }
};

用法非常简单：

Square sq;
Sum sum;
sq.doSomething(3);
sum.doSomething(3);

live demo

Answer 2

CRTP 通过将 Base 设为模板来解决您的问题。

如果T来自有限集，或者转换是非任意的，类型擦除可以工作。

如果是有限集，键入擦除所有派生的虚拟方法。如果常见属性，请键入擦除属性并虚拟化作用于它的方法。或者混合物。

否则，Base 可以有将操作作为函数对象（使用模板 operator()）的模板方法，而不是使用 virtual 来查找它。 Derived 将模板化操作作为参数传递给 Base 方法。这基本上就是没有CRTP的CRTP

实现模板化模板方法

Implementing templated template method

c++

templates

design-patterns

template-method-pattern