如何在 C++ 中使用模板函数实现父类？

Question

我有以下问题：

我想实现以下类结构：

• IParser.h 中的父级

  #ifndef IPARSER_H
  #define IPARSER_H
  
  #include "json.h"
  
  class IParser
  {
  public:
      template <typename T> 
      json::Object Parse(const T&, json::Object);
  };
  
  #endif // IPARSER_H
  

• HTMLParser.h中的孩子

  #ifndef HTMLPARSER_H
  #define HTMLPARSER_H
  
  #include <iostream>
  
  #include "IParser.h"
  
  class HTMLParser : public IParser
  {
  public:
      HTMLParser();
      ~HTMLParser();
  
      json::Object Parse(std::string const&, json::Object&);
  };
  
  #endif
  

• HTMLParser.cpp中的孩子

  #include "HTMLParser.h"
  
  HTMLParser::HTMLParser()
  {
      std::cout << "constructed" << std::endl;
  }
  
  HTMLParser::~HTMLParser()
  {
      std::cout << "destructed" << std::endl;
  }
  
  json::Object HTMLParser::Parse(std::string const& data, json::Object& object)
  {
      // do something
      return json::Object();
  }
  

但是当我想构建它时，它会抛出这个错误：

error LNK2019: unresolved external symbol "public: class json::Object __thiscall
IParser::Parse<class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class
std::allocator<char> > >(class std::basic_string<char,struct std::char_traits<char>,class
std::allocator<char> > const &,class json::Object)" (??$Parse@V?$basic_string@DU?
$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@@IParser@@QAE?AVObject@json@@ABV?$basic_string@DU?
$char_traits@D@std@@V?$allocator@D@2@@std@@V12@@Z) referenced in function _main

知道有什么问题吗？ 基本上我想创建带有模板函数的接口类，子类将指定和实现。

任何帮助将不胜感激。谢谢。

Answer 1

首先让我们看看错误试图告诉你什么，不是很雄辩。错误来自链接器

error LNK2019: unresolved external symbol

所以编译器对您的代码没有问题，只是它为链接器未找到的符号创建了依赖关系。符号是

"public: class json::Object __thiscall IParser::Parse,class std::allocator > >(class std::basic_string ,class std::allocator > const &,class json::Object)" blah blah mangled signature ... 在函数 _main 中引用

这不是很可读，让我们通过这个替换使其更具可读性

使用 string = class std::basic_string ,class std::allocator >

现在错误是

"public:class json::Object __thiscall IParser::Parse(class string const &, class json::Object)"

这就是说，在函数 _main 中，您正在调用函数 Parse<string>，它是 Iparser 类的成员，带有两个参数，一个对字符串的 const 引用和一个 json::Object 值.

但是等等，你说，我确实在派生类中提供了一个定义！

json::Object HTMLParser::Parse(std::string const& data, json::Object& object)
{
    // do something
    return json::Object();
}

这无法按您的预期工作的三个原因：

1. 第二个参数在基类成员函数声明 (json::Object) 中通过值传递，但在派生类 (json::Object&) 中通过引用传递。由于它们具有不同的签名，编译器将其视为基类成员函数的“重载”版本。
2. 如果您修复第一个错误，并在基类中声明第二个参数是通过引用 (json::Object&)，则签名将匹配，但链接器仍会抱怨，因为您正在尝试调用基类类成员函数，尚未定义。您所做的是“覆盖”了基类Parse 成员函数，因此如果您使用指向派生类HTMLParser 的指针调用它，您的派生类成员函数将被调用。如果您尝试使用指向基类IParser 的指针调用Parse 成员函数，那么编译器会生成对该函数的调用（它们是不同的！）并且您还没有定义它。那么，当您使用指向基类IParser 的指针调用派生类HTMLParser::Parse 的Parse 成员函数时，您要怎么做呢？为此，您需要了解polymorphism and virtual inheritance。好吧，你说，我将IParser基类的Parse成员函数设为纯虚函数，并强制每个派生类提供定义。这时候你会遇到第三个问题。
3. 不能在成员函数模板上指定“虚拟”。原因是模板在编译时解析，而虚函数是 called dynamically at runtime 基于与实例关联的类型（指针）。

解决这个尝试同时使用泛型编程（模板）和面向对象编程（继承）的问题的一种方法是使用一种称为类型擦除的模式，该模式在某些情况下有效...您可以在 On the Tension Between Object-Oriented and Generic Programming in C++ and What Type Erasure Can Do About It

Answer 2

让整个类成为模板：

template <typename T> 
class IParser
{
public:
    json::Object Parse(const T&, json::Object);
};

那么你的子类可以继承模板类：

class HTMLParser : public IParser<std::string>

请注意，从不同模板版本继承的类不会共享一个公共基类，因此您可能需要：

class IParserBase
{
  //...
};

template <typename T> 
class IParser : public IParserBase
{
public:
    json::Object Parse(const T&, json::Object);
};