从派生的可变参数模板类调用基模板的虚方法

Question

这基本上是an earlier question 的后续行动（不是我提出的，但我对答案很感兴趣）。

问题是： 为什么编译器/链接器无法解析派生类对虚函数的调用？在此在这种情况下，派生类是具有可变参数的模板类，它对同一个模板类多次应用多重继承（可变参数中的每种类型一次）。

在下面的具体示例中，派生类是JobPlant，它是从Worker 调用的。调用抽象work()方法链接失败，而调用workaround()链接并按预期方式执行。

这些是链接失败，如ideone所示：

/home/g6xLmI/ccpFAanK.o: In function `main':
prog.cpp:(.text.startup+0x8e): undefined reference to `Work<JobA>::work(JobA const&)'
prog.cpp:(.text.startup+0xc9): undefined reference to `Work<JobB>::work(JobB const&)'
prog.cpp:(.text.startup+0xff): undefined reference to `Work<JobC>::work(JobC const&)'
collect2: error: ld returned 1 exit status

Follow this link 演示解决方法的工作原理。

Job 是一个抽象基类，它有相关的派生类。 Work 是一个执行工作的抽象模板类。 Worker 是一个模板，用于识别 JOB 并执行它（struct 而不是 class 纯粹是为了减少语法混乱）：

struct Job { virtual ~Job() {} };

struct JobA : Job {};
struct JobB : Job {};
struct JobC : Job {};

template <typename JOB>
struct Work {
    virtual ~Work() {}
    virtual void work(const JOB &) = 0;
    void workaround(const Job &job) { work(dynamic_cast<const JOB &>(job)); }
};

template <typename PLANT, typename... JOBS> struct Worker;

template <typename PLANT, typename JOB, typename... JOBS>
struct Worker<PLANT, JOB, JOBS...> {
    bool operator()(PLANT *p, const Job &job) const {
        if (Worker<PLANT, JOB>()(p, job)) return true;
        return Worker<PLANT, JOBS...>()(p, job);
    }
};

template <typename PLANT, typename JOB>
struct Worker<PLANT, JOB> {
    bool operator()(PLANT *p, const Job &job) const {
        if (dynamic_cast<const JOB *>(&job)) {
            p->Work<JOB>::work(dynamic_cast<const JOB &>(job));
            //p->Work<JOB>::workaround(job);
            return true;
        }
        return false;
    }
};

JobPlant 是由JOBS 参数化的模板类，它找到Worker 来执行job。对于JOBS 中的每个作业类型，JobPlant 继承自 Work。 MyJobPlant 是 JobPlant 的一个实例，并实现了关联的 Work 抽象类中的虚拟 work 方法。

template <typename... JOBS>
struct JobPlant : Work<JOBS>... {
    typedef Worker<JobPlant, JOBS...> WORKER;
    bool worker(const Job &job) { return WORKER()(this, job); }
};

struct MyJobPlant : JobPlant<JobA, JobB, JobC> {
    void work(const JobA &) { std::cout << "Job A." << std::endl; }
    void work(const JobB &) { std::cout << "Job B." << std::endl; }
    void work(const JobC &) { std::cout << "Job C." << std::endl; }
};

int main() {
    JobB j;
    MyJobPlant().worker(j);
}

Answer 1

你显式调用p->Work<JOB>::work()，即Work<JOB>中的纯虚方法。这个方法没有实现（毕竟是纯粹的）。

派生类可能已经实现/覆盖了该方法并不重要。 Work<JOB>:: 表示您想要该类的版本，而不是派生类的版本。不会发生动态调度。

（Work<JOB>::work() 是用于从派生类中的覆盖方法调用基类方法的语法，而您确实需要基类方法。）

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当您删除显式 Work<JOB>:: 时，结果是一个歧义错误。在尝试解析名称work 时，编译器首先尝试确定哪个基类包含该名称。之后，下一步就是在该类中的不同 work 方法中进行重载解析。

不幸的是，第一步导致歧义：多个基类包含名称work。然后编译器永远不会试图找出匹配的重载。 （它们并不是真正的重载，而是相互冲突，因为它们来自不同的类）。

通常这可以通过使用using 将基类方法名称引入派生类来解决（或者在技术上它被称为using 所做的）。如果为基类的所有work 方法添加using 声明，编译器会在派生类中找到名称work（没有歧义），然后可以继续进行重载决策（也没有歧义）。

可变参数模板使事情变得复杂，因为我不认为using Work<JOBS>::work...; 是合法的（而且我的编译器也不这么认为）。但是如果你“手动”组合基类，所有的工作方法都可以带入最终类：

template <typename JOB, typename... JOBS>
struct CollectWork : Work<JOB>, CollectWork<JOBS...> {
   using Work<JOB>::work;
   using CollectWork<JOBS...>::work;
};

template <typename JOB>
struct CollectWork<JOB> : Work<JOB> {
   using Work<JOB>::work;
};

template<typename... JOBS>
struct JobPlant : CollectWork<JOBS...> {                                           
   using CollectWork<JOBS...>::work;
   typedef Worker<JobPlant, JOBS...> WORKER;
   bool worker(const Job &job) { return WORKER()(this, job); }
};

有了这个结构，有问题的p->work(dynamic_cast<const JOB &>(job));compiles and runs successfully。