C++中的模板类如何前置声明派生类

Question

我在设计实现中遇到了一些问题。大致是这样的：

我有一个模板基类，其中包含一个转换方法。

// Foo.h

class Bar;

template<typename T>
class Foo {

    virtual const Bar toBar();

}

我希望一个派生类Bar能够继承一种特定的Foo形式，例如：

// Bar.h
class Bar : public Foo<float> {
    // Insert Bar methods here, Etc.
}

作为模板，Foo的实现必须完全定义在头文件中，这导致了一个问题，即toBar()方法的实现需要能够创建Bar类型的实例。因此，我需要在Foo定义之后但Foo实现之前包含Bar.h头文件。

然而，在Bar.h中，类Bar派生自Foo，因此必须提供Foo的完整定义。这会导致问题，因为两个文件具有循环依赖关系，无法通过前向声明来解决，因为前向声明是一个派生类。

如果另一个类SomeClass具有类型为Bar的数据成员，这将使情况变得更加复杂，因为这需要包含Bar.h，而Bar.h又包含了Foo.h（因为它是一个模板）。

哦，只是为了明确起见，所有头文件都使用了包含保护。

#ifndef _HEADER_NAME_H_
#define _HEADER_NAME_H_
...
#endif

其他人是如何解决类似的复杂问题的？

举个更具体的例子，比如我有一个数组类(Array class)，它有一个将其转换为可读性较强的字符串(String class)的方法，例如toString()...然而，这个String类被声明为

class String : public Array<char> {...};

感谢您的提前帮助。 Gary。

- Gary Doublé

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也许使用指针作为返回值，而不是实例本身？ - Griwes

在模板中使用虚函数似乎有些不妥。这似乎是将两个不同的概念混合在一起（多态性与特化）。 - Skizz

@Skizz 这是为了让派生类具有扩展和重写的能力。也许我可以使用特化和 typedef 代替？例如：typedef Array<char> String;template<> class Array<Char> { String toSting(); /* String 特定的专门化方法（例如 trim 等）*/ } - Gary Doublé

@Skizz：你听说过基于将模板与虚函数混合的类型抹除技术吗？不过这似乎不是OP的情况。 - K-ballo

@Gary：我的意思是，虚拟（virtual）意味着一个共同的基类，而模板（templates）则是不同的类。因此，我会这样写：template<typename T> class Foo : public IBaseClass { }，并将 IBaseClass 定义为一个纯虚基类。 - Skizz

@K-ballo：不，我没有听说过那些...去谷歌搜索一下... - Skizz

Answer 1

为了使 Foo< float > 成为一个基类，它必须在 Bar 定义的时候已经完全定义。然而，如果你能让 Bar 成为 Foo 中的一个依赖类型，那么 Foo 并不一定需要知道 Bar 的存在。

在定义 Foo 之前，对 Bar 进行前向声明可能就足够了。如果您发布/链接更具体的代码，我可能能够给您更好的答案。

试试这个：

class Bar;

template< typename T, typename DependantBar = Bar >
class Foo {

    virtual const DependantBar toBar();

}

- K-ballo

Answer 2

class Bar : public Foo<float> {
    template <typename T>
    Bar create(const Foo<T>&);
}

- Alek86