如何用C++实现“虚拟模板功能”

首先：我已经阅读过并且现在知道虚拟模板成员函数在 C++ 中（还？） 不可能。解决方法是使类成为模板，然后在成员函数中也使用模板参数。

但在 OOP 的背景下，我发现如果该类实际上是一个模板，下面的示例就不会很“自然”。请注意，该代码实际上不起作用，但 gcc-4.3.4 报告：error: templates may not be ‘virtual’

#include <iostream>
#include <vector>

class Animal {
    public:
        template< class AMOUNT >
        virtual void eat( AMOUNT amount ) const { 
            std::cout << "I eat like a generic Animal." << std::endl; 
        }
        virtual ~Animal() { 
        }
};

class Wolf : public Animal {
    public:
        template< class AMOUNT >
        void eat( AMOUNT amount) const { 
            std::cout << "I eat like a wolf!" << std::endl; 
        }
        virtual ~Wolf() { 
        }
};

class Fish : public Animal {
    public:
        template< class AMOUNT >
        void eat( AMOUNT amount) const { 
            std::cout << "I eat like a fish!" << std::endl; 
        }
        virtual ~Fish() { 
        }
};

class GoldFish : public Fish {
    public:
        template< class AMOUNT >
        void eat( AMOUNT amount) const { 
            std::cout << "I eat like a goldfish!" << std::endl; 
        }
        virtual ~GoldFish() { 
        }
};

class OtherAnimal : public Animal {
        virtual ~OtherAnimal() { 
        }
};

int main() {
    std::vector<Animal*> animals;
    animals.push_back(new Animal());
    animals.push_back(new Wolf());
    animals.push_back(new Fish());
    animals.push_back(new GoldFish());
    animals.push_back(new OtherAnimal());

    for (std::vector<Animal*>::const_iterator it = animals.begin(); it != animals.end(); ++it) {
        (*it)->eat();
        delete *it;
    }

    return 0;
}

所以创建一个“Fishfoo”有点奇怪。然而，我似乎希望为每只动物提供任意数量的食物。

因此，我正在寻找一个关于如何实现类似目标的解决方案

Fish bar;
bar.eat( SomeAmount food );

当查看 for 循环时，这变得特别有用。人们可能想给所有不同的动物喂食特定数量（FoodAmount）（例如通过 eat() 和 bind1st()），但这并不容易做到，尽管我觉得这非常直观（因此在某种程度上） “自然”）。虽然现在有些人可能想争辩说这是由于向量的“统一”特征造成的，但我认为/希望应该可以实现这一目标，而且我真的很想知道如何实现，因为这是困扰我好一段时间了……

[EDIT]

也许为了澄清我的问题背后的动机，我想编写一个 Exporter 类并让不同的、更专业的类从中派生。虽然顶级 Exporter 类通常仅用于装饰/结构目的，但派生了 GraphExporter 类，它应该再次作为更专业导出的基类。但是，与 Animal 示例类似，我希望能够在专用/派生类（例如在 SpecialGraphExplorer 上）上定义 GraphExporter*，但在调用“write( out_file )”时，它应该为 SpecialGraphExporter 调用适当的成员函数GraphExporter::write(out_file)。

也许这让我的处境和意图更加清晰。

Best,

Shadow

经过一番思考，我认为这是经典多方法要求，即根据运行时类型多个参数。常见的虚函数有single dispatch相比之下（他们调度的类型this only).

请参考以下内容：

• Andrei Alexandrescu has written (the seminal bits for C++?) on implementing multi-methods using generics in 'Modern C++ design'
  • 第11章：“多种方法”- 它实现了基本的多方法，使它们对数（使用有序类型列表），然后一直到恒定时间多方法。相当强大的东西！
• A codeproject article that seems to have just such an implementation:
  • 不使用任何类型的类型转换（动态、静态、重新解释、const 或 C 风格）
  • 不使用 RTTI；
  • 不使用预处理器；
  • 强类型安全；
  • 单独编译；
  • 多方法执行的恒定时间；
  • 多方法调用期间没有动态内存分配（通过 new 或 malloc）；
  • 不使用非标准库；
  • 仅使用标准 C++ 功能。
• C++ 开放方法编译器、彼得·皮克鲍尔、尤里·索洛德基和比亚尼·斯特鲁斯特鲁普
• 洛基图书馆有多调度程序
• 维基百科有一个相当不错的简单的写法包含有关 C++ 中的多重调度的示例。

以下是维基百科文章中的“简单”方法供参考（不太简单的方法对于大量派生类型可以更好地扩展）：

// Example using run time type comparison via dynamic_cast

struct Thing {
    virtual void collideWith(Thing& other) = 0;
}

struct Asteroid : Thing {
    void collideWith(Thing& other) {
        // dynamic_cast to a pointer type returns NULL if the cast fails
        // (dynamic_cast to a reference type would throw an exception on failure)
        if (Asteroid* asteroid = dynamic_cast<Asteroid*>(&other)) {
            // handle Asteroid-Asteroid collision
        } else if (Spaceship* spaceship = dynamic_cast<Spaceship*>(&other)) {
            // handle Asteroid-Spaceship collision
        } else {
            // default collision handling here
        }
    }
}

struct Spaceship : Thing {
    void collideWith(Thing& other) {
        if (Asteroid* asteroid = dynamic_cast<Asteroid*>(&other)) {
            // handle Spaceship-Asteroid collision
        } else if (Spaceship* spaceship = dynamic_cast<Spaceship*>(&other)) {
            // handle Spaceship-Spaceship collision
        } else {
            // default collision handling here
        }
    }
}