C++中重载继承的可变参数模板成员函数遇多态失效问题

我尝试在子类中重载父类的可变参数模板成员函数，但遇到了问题。测试代码如下：

#include <iostream>
#include <string>

class base {
public:
   base() {}
   template<typename... Args>
      void test(Args... args) {
         std::cout<<__PRETTY_FUNCTION__<<std::endl;
      }
};

class child : public base {
public:
   child() {}
   template<typename... Args>
      void test(Args... args) {
         std::cout<<__PRETTY_FUNCTION__<<std::endl;
      }
};


int main(int, char**)
{
   base* b = new base;
   base* c = new child;

   b->test(1);
   c->test(1);
   b->test(1, 1.2, "test");
   c->test(1, 1.2, "test");
   b->test("test", std::string("string"));
   c->test("test", std::string("string"));

   return 0;
}

运行后始终调用base类的test函数；仅将base* c = new child;改为child* c = new child;时，才会调用child类的版本。我原以为多态机制可让基类指针访问子类功能，想知道哪里理解有误？

问题原因 #

C++的多态依赖虚函数机制，而模板成员函数本质是编译期生成的函数，和虚函数的运行时绑定逻辑存在根本冲突：

1. 虚函数需要函数签名在编译期确定，才能被放入虚函数表；但可变参数模板的test函数，其签名会根据传入的实参类型/数量动态生成，无法在基类中预先确定并加入虚函数表。
2. 当通过基类指针调用test时，编译器只会基于基类的模板去实例化对应的函数，不会考虑子类中同名的模板——因为模板实例化是编译期行为，编译器此时无法知晓指针实际指向的是子类对象。
3. 只有当使用子类指针调用时，编译器才会优先匹配子类的模板，生成子类版本的test函数。

替代方案思路 #

既然直接通过模板函数实现运行时多态在C++中无法实现，可考虑以下替代方案：

• 包装虚函数接口：在基类定义一个非模板的虚函数，子类重写该虚函数，在内部调用自身的模板test函数。例如可以将参数打包成std::tuple，通过虚函数传递后再解包调用模板。
• CRTP编译期多态：利用奇异递归模板模式，将多态绑定提前到编译期，但这种方式无法支持运行时的动态类型切换。
• 类型擦除：通过std::function或自定义类型擦除机制，将可变参数的调用统一为固定签名的虚函数调用，实现运行时多态。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user3661569