Effective C++ 规则43：学习处理模板化基类内的名称

1、背景

在 C++ 中，模板化基类为我们提供了强大的灵活性。然而，模板化基类的名称查找却经常会引发困惑，甚至导致编译错误。这是因为模板的名称查找规则与普通类不同。在普通类中，派生类可以直接访问基类的成员变量和成员函数，因为这些名称在编译时是确定的。然而，在模板化基类中，由于基类的定义依赖于模板参数，其成员的名称查找需要更多的信息来完成。如果派生类也是模板类，那么基类的成员名称只有在模板参数确定之后才能解析。

2、错误代码示例

以下代码可能会在 display() 调用处报错，提示找不到 display()。代码如下：

#include <iostream>

// 基类模板
template <typename T>
class Base {
public:
    void display() {
        std::cout << "Base display: " << value << std::endl;
    }
protected:
    T value = T{};
};

// 派生类模板
template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
public:
    void show() {
        display(); // 编译器可能会报错
    }
};

int main() {
    Derived<int> d;
    d.show();
    return 0;
}

3、出现编译错误的原因

在 C++ 中，模板中的名称分为非依赖名称和依赖名称：

非依赖名称（Non-dependent Name）：与模板参数无关的名称。在模板实例化之前就可以解析。
依赖名称（Dependent Name）：与模板参数有关的名称，只有在模板实例化时才能解析。
在上面的例子中，display() 是基类的成员函数，但因为基类是模板参数 T 的函数 Base，所以编译器无法确定 display() 是依赖名称还是非依赖名称。核心点有3项：
派生类默认优先查找自己的成员。
编译器在解析模板时，基类模板成员属于依赖名称，必须显式指明来源。
使用 this-> 或 using 可以正确找到基类中的成员函数或变量。

4、解决方法

这里介绍两种常见的方式来解决模板化基类中名称查找的问题，还介绍一种在模板成员函数中访问基类模板镜头成员变量的方法。

4.1、使用 this-> 明确访问基类成员

访问基类成员函数，在派生类中通过 this-> 明确指定成员属于基类。修改后的代码：

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
public:
    void show() {
        this->display(); // 明确告知编译器，display 是从基类来的
    }
};

此时编译器知道 display 是从模板化基类中继承的成员，可以正确解析。

访问基类的成员变量，类似地，基类的成员变量也会遇到相同的问题。例如：

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
public:
    void setValue(const T& val) {
        this->value = val; // 使用 this-> 访问基类成员变量
    }
};

4.2、使用 using 声明基类的成员

访问基类成员函数
可以通过 using 语句显式引入基类的成员，告诉编译器这些名称是从基类继承的。

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
public:
    using Base<T>::display; // 引入基类的 display 函数

    void show() {
        display();
    }
};

访问基类成员变量

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
public:
    using Base<T>::value;

    void setValue(const T& val) {
        value = val;
    }
};

4.3、访问模板基类中静态成员

如果基类中有静态成员，同样需要显式指定：

template <typename T>
class Base {
public:
    static void staticFunc() {
        std::cout << "Base staticFunc" << std::endl;
    }
};

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
public:
    void callStatic() {
        Base<T>::staticFunc(); // 显式指定基类的静态成员
    }
};