C++类中的虚函数不能为模板函数

首先，理解模板的原理。例如，定义了一个模板函数：

template<typename A>
void Func(const A& a) {
std::cout <<"Func(const A& a) : "<< a << std::endl;
}

编译器在编译期间，会检查代码中哪些地方使用了这个函数，例如，如果在整个程序中使用到了两种类型：Func<int>(9);

Func<float>(9.3); 则编译器会生成两份函数的二进制代码：void Func(const int& a),以及void Func(const float& a)。

由于对于类的虚函数来说，其是否被调用是在程序运行的时候才知道，因此编译阶段不知道需要生成几份函数。例如，基类是Base，有两个子类A和B, 代码中使用基类的指针来调用子类的虚函数，在编译阶段并不能知道调用的是哪个子类的虚函数，因此，编译器不知道类A和B中的模板函数被调用的情况，因此，不知道需要生成几份函数。

每个含有虚函数的类中都有一个虚函数表，该虚函数表存储着该类的所有的虚函数的地址，因此，虚函数为模板函数时，该表的大小是不知道的，因此编译器禁止！虚函数为模板函数的情况下，编译阶段不能确定类的虚函数表的大小原因：下文有提到"However, the number of instantiations of a member function template is not fixed until the entire program has been translated". 例如，一般一个类定义在一个单独的文件中，编译器编译这个文件时并不知道其他文件对该类的virtual func的调用情况，所以无法确定模板虚函数的实例化个数！

但是，类的普通的成员函数是可以为模板函数的。例如A.h中定义了void A::f(T)这个模板函数，在main.cpp中使用该函数时需要#include A.h,然后编译器在编译main.cpp时应该会生成一份对应的模板实例。

From C++ Templates The Complete Guide:

Member function templates cannot be declared virtual. This constraint is imposed because the usual implementation of the virtual function call mechanism uses a fixed-size table(虚函数表必须是fixed sized，我的盲点) with one entry per virtual function. However, the number of instantiations of a member function template is not fixed until the entire program has been translated. Hence, supporting virtual member function templates would require support for a whole new kind of mechanism in C++ compilers and linkers. In contrast, the ordinary members of class templates can be virtual because their number is fixed when a class is instantiated.

Book:

C++ Templates - The Complete Guide, 2nd Edition

Test:

#pragma once
#include <iostream>
class templateFunc
{
public:void fun() {}//ok:template<typename A>void testFunc(const A& a) {std::cout << "templateFunc::testFunc(const A& a) : " << a << std::endl;}//error: 编译器会直接报错/*template<typename A>virtual void testMe(const A& a) {}*/
};template<typename A>
void Func(const A& a) {std::cout <<"Func(const A& a) : "<< a << std::endl;
}int main() {templateFunc obj;obj.testFunc<int>(6);Func<int>(9);return 0;
}

可以结合模板函数与虚函数多态的机制

stack overflow上有人提到：

However, there are a few powerful and interesting techniques stemming from combining polymorphism and templates, notably so-called type erasure.

C++中的类型擦除（type erasure in c++）

C++: 类型擦除（type erasure）_Peace-CSDN博客_c++ 类型擦除

Ref:

Why class member function template can not be virtual in c++_creambean的博客-CSDN博客

c++ - Can a class member function template be virtual? - Stack Overflow