如何将含模板函数的依赖注入模板类转移至Pimpl类

你的核心需求是让App类不是模板类，但能接收带模板函数的Helper依赖类，同时通过Pimpl模式隐藏实现细节。当前代码的问题在于模板类Impl导致App无法脱离模板依赖，而模板函数无法通过传统多态基类实现。以下是C++17下的可行解决方案：

解决方案：类型擦除（Type Erasure）+ Pimpl模式 #

通过类型擦除将Helper的模板函数调用逻辑包装为非模板接口，结合Pimpl模式让App脱离模板依赖。

代码实现 #

1. 定义非模板的Impl基类（类型擦除接口）

// impl_base.h
#pragma once
#include <any>

template<typename T>
class SomeOtherClass; // 前向声明你的模板类

class ImplBase {
public:
    virtual ~ImplBase() = default;

    // 为每个模板函数定义非模板虚函数，用std::any传递参数/返回值
    virtual void call_someHelperFn1(std::any t) = 0;
    virtual std::any call_someHelperFn2() = 0;
};

2. 模板子类实现具体逻辑

// impl.h
#pragma once
#include "impl_base.h"

template<typename Helper>
class Impl : public ImplBase {
public:
    Impl(Helper& helper) : helper_(helper) {}

    // 实现基类的虚函数，在内部完成类型转换并调用Helper的模板函数
    void call_someHelperFn1(std::any t) override {
        // 这里需要借助App的模板成员函数传递的类型信息，将std::any转换为对应类型
        // 实际调用时，App的模板函数会确保t的类型与Helper::fn1的参数类型匹配
        using T = decltype(std::any_cast<T>(t));
        helper_.fn1(std::any_cast<T>(t));
    }

    std::any call_someHelperFn2() override {
        // 同理，返回值用std::any包装，App的模板函数会转换为目标类型
        using U = decltype(helper_.fn2<U>());
        return helper_.fn2<U>();
    }

private:
    Helper& helper_;
};

3. 非模板App类实现

// app.h
#pragma once
#include <memory>
#include <any>
#include <stdexcept>

template<typename T>
class SomeOtherClass;

class App {
public:
    // 模板构造函数，接收任意符合要求的Helper
    template<typename Helper>
    App(Helper& helper) : impl_(std::make_unique<Impl<Helper>>(helper)) {}

    // 模板成员函数，对外暴露Helper的模板函数接口
    template<typename T>
    void someHelperFn1(T t) {
        impl_->call_someHelperFn1(std::any(t));
    }

    template<typename U>
    SomeOtherClass<U> someHelperFn2() {
        auto result = impl_->call_someHelperFn2();
        try {
            return std::any_cast<SomeOtherClass<U>>(result);
        } catch (const std::bad_any_cast& e) {
            throw std::runtime_error("Type mismatch in someHelperFn2");
        }
    }

    // 非模板成员函数，可放在cpp文件中实现
    void someAppFn();

private:
    std::unique_ptr<ImplBase> impl_;
};

4. App非模板成员函数的cpp实现

// app.cpp
#include "app.h"

void App::someAppFn() {
    // 你的业务逻辑实现
}

关键说明 #

1. 类型擦除：通过std::any包装模板函数的参数和返回值，将模板函数的调用转换为非模板的虚函数调用，实现Helper类型的擦除。
2. 模板成员函数：App的模板成员函数仅负责类型转换和转发，本身不依赖Helper的具体类型，因此App类保持非模板特性。
3. 编译安全：通过std::bad_any_cast异常处理类型不匹配的情况，确保调用安全。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者atab