虚拟化对类模板成员使用的影响

Question

我（模糊地）知道，如果没有使用，模板将不会被实例化。例如，即使当T = int时，下面的代码也可以编译通过，因为T :: type在这种情况下是无意义的。

template<typename T>
struct A
{
    void f() { using type = typename T::type; }
};

A<int> a; //ok

它能够编译是因为f()没有被使用，所以它没有被实例化 - 因此T::type的有效性仍未经检查。即使其他一些成员函数g()调用f()也无所谓。

template<typename T>
struct A
{
    void f() { using type = typename T::type; }

    void g() { f(); } //Is f() still unused?
};

A<int> a; //ok

这也会编译罚款。但是在这里我意识到了我对"使用"定义的模糊理解。我问：

• f()仍然未被使用吗？具体来说是怎样的？

我可以清楚地看到它在g()内部被使用。但是我想，由于g()没有被使用，从实例化的角度来看，f()也没有被使用。这似乎已经足够合理。

但是如果我给g()添加virtual关键字，它将无法编译：

template<typename T>
struct A
{
    void f() { using type = typename T::type; }

    virtual void g() { f(); } //Now f() is used? How exactly?
};

A<int> a; //error

它导致编译错误，因为现在它试图实例化f()。我不理解这种行为。

有人能解释一下吗？特别是virtual关键字对类模板成员的"use"定义的影响。

- Nawaz

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如果我没记错的话，virtual 强制实例化成员函数，因为现在静态地评估这个函数是否会被使用几乎是不可能的。实际上，你要求创建一个填充有指向函数的指针的虚函数表... 所以这个函数需要存在，这样我们才能取一个指向它的指针。 - Matthieu M.

结构体模板只有在使用时才会被实例化。它要么是整个结构体，要么就什么都没有。这与 g 或 f 没有任何关系。 - Sarien

@Sarien：是的，模板类的成员函数只有在ODR使用时才会被实例化。 - Matthieu M.

@Sarien：即使你不使用它们，实例化所有成员将非常愚蠢。幸运的是，C++很聪明，只会实例化你使用的内容。 - Nawaz

Answer 1

快速查看3.2 [basic.def.odr] 可得：

3/ [...] 如果虚成员函数不是纯虚的，则会odr-used。[...]

我还在14.7.1 [temp.inst] 中找到了：

10/ 实现不应隐式实例化函数模板、成员模板、非虚拟成员函数、成员类或类模板的静态数据成员，如果它不需要实例化。如果否则不实例化虚拟成员函数，则是否有具体实现是未指定的。(强调属于我)

所以...我会认为一个virtual方法很可能总是被实例化。

从实际角度来看，我期望编译器在实例化类时实例化模板类的虚表；因此立即实例化该类的所有虚成员函数（以便可以从虚表中引用这些函数）。

- Matthieu M.