如何使C++模板化抽象基类与模板参数实现协变？

方案1：编写适配类包装Reader #

Reader<Derived>和Reader<Base>本身无继承关系，但Derived是Base的子类，我们可以写一个适配类，继承Reader<Base>，内部持有Reader<Derived>的引用，实现Get()方法时返回Derived对象的引用（会自动隐式转换为Base引用）。

代码示例：

template <typename DerivedT, typename BaseT>
class ReaderAdapter : public Reader<BaseT> {
public:
    explicit ReaderAdapter(const Reader<DerivedT>& reader) : reader_(reader) {}

    const BaseT& Get() const override {
        // DerivedT是BaseT的子类，const DerivedT&可隐式转为const BaseT&
        return reader_.Get();
    }

private:
    const Reader<DerivedT>& reader_;
};

使用方式：

void Run() {
    std::unique_ptr<Reader<Derived>> reader = GetReaderSomehow();
    ReaderAdapter<Derived, Base> adapter(*reader);
    Frobnicate(adapter);
}

方案2：将Frobnicate改为模板函数 #

如果不需要严格的多态逻辑（比如Frobnicate只需要处理能返回可转为Base类型的Reader），可以把Frobnicate改成模板函数，直接接受任意Reader<T>，只要T能隐式转换为Base。

代码示例：

template <typename T>
void Frobnicate(const Reader<T>& reader) {
    const Base& value = reader.Get();
    // 后续业务逻辑...
}

修改后Run函数里直接调用Frobnicate(*reader)即可正常编译。

方案3：重构Reader模板，建立协变继承关系 #

如果希望从根本上让Reader<Derived>能作为Reader<Base>使用，可以重构Reader模板，利用SFINAE控制继承关系，让Reader<T>在T是Base子类时自动继承Reader<Base>：

#include <type_traits>

// 前置声明基础模板
template <typename T, typename = void>
class Reader;

// 非Base子类的基础定义
template <typename T>
class Reader<T, std::enable_if_t<!std::is_base_of_v<Base, T>>> {
public:
    virtual const T& Get() const = 0;
};

// 当T是Base子类时，继承Reader<Base>
template <typename T>
class Reader<T, std::enable_if_t<std::is_base_of_v<Base, T>>> : public Reader<Base> {
public:
    const Base& Get() const override {
        return GetDerived();
    }

    // 子类需要实现的专属方法
    virtual const T& GetDerived() const = 0;
};

此时Reader<Derived>会自动继承Reader<Base>，Run函数里直接Frobnicate(*reader)就能正常运行。不过这种方式需要修改原有Reader接口，需根据实际场景评估可行性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者gct