为何抽象类可作为容器类型的函数参数？模板何时实例化？

先看问题中的代码：

#include <vector>
#include <iostream>

class Base{
    public:
    virtual ~Base() = default;
    Base(const Base&) = default;
    Base(Base&&) = default;
    Base &operator=(const Base&) = default;
    Base &operator=(Base&&) = default;
    virtual void Method() = 0;
    int m_data{0};
};

class Derived : public Base{
    public:
    void Method() override{}
};


void func(std::vector<Base> &vec){
    int var = vec[0].m_data;//this compiles
    //auto base = vec[0]; //this does not compile
}

int main(){}

一、为什么std::vector<Base>的函数声明能通过编译？ #

C++模板遵循延迟实例化规则：模板的具体代码不会在声明阶段生成，只有当代码实际需要使用模板的某个成员（或生成模板的具体实例）时，编译器才会进行实例化操作。

这段代码里，func只是声明了参数是std::vector<Base>&，此时编译器不需要生成std::vector<Base>的任何实现代码，自然不会去检查Base是否可实例化。抽象类的限制是不能创建其实例对象，但仅仅声明一个指向该类型容器的引用，完全不涉及对象创建，所以编译可以通过。

二、为什么vec[0].m_data能编译，而auto base = vec[0]不行？ #

• vec[0]返回的是Base&（抽象类的引用），C++允许抽象类的引用和指针存在（这正是抽象类设计的核心目的之一：通过基类指针/引用实现多态调用）。访问引用指向对象的成员m_data，只是通过引用寻址读取内存，不需要创建新的Base对象，因此编译合法。
• auto base = vec[0]本质是执行拷贝构造：把vec[0]（Base&）拷贝到新的Base对象base中。这时候必须创建Base的实例，但Base是抽象类（包含纯虚函数），C++明确禁止创建抽象类的对象，因此这行代码会触发编译错误——它强制编译器尝试实例化Base的拷贝构造函数，而这违反了抽象类的规则。

三、std::vector<Base>什么时候会被实例化？ #

当代码的操作需要编译器生成std::vector<Base>的具体实现代码时，模板就会被实例化，此时编译器会检查Base是否满足std::vector的元素要求（即可构造、可拷贝等），这时候就会因为Base是抽象类而报错。常见的触发场景包括：

• 创建std::vector<Base>对象并执行需要实例化元素的操作：比如声明std::vector<Base> vec;后调用vec.resize(5)（需要默认构造Base对象）、vec.push_back(Derived{})（需要将Derived切片为Base，即拷贝构造Base），都会触发实例化并报错。
• 执行涉及创建Base实例的容器操作：比如前面提到的auto base = vec[0]，需要拷贝构造Base对象，此时会触发编译器检查Base是否可实例化。
• 实际调用func函数且函数内操作依赖vector成员的实例化：比如如果func里写了vec.push_back(Derived{})，当func被调用时，编译器会实例化vector的push_back成员，进而检查Base是否可拷贝构造，最终报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者orlandini