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c++怎么实现CRTP(奇异的递归模板模式)_c++ CRTP实现方法

CRTP通过派生类继承模板基类并传入自身类型,实现编译期多态:基类用static_cast调用派生类方法,避免…


CRTP通过派生类继承模板基类并传入自身类型,实现编译期多态:基类用static_cast调用派生类方法,避免虚函数开销;可用于自动实现运算符等通用功能,但不支持运行时多态,需确保派生类正确继承自身类型,否则导致编译错误。

c++怎么实现CRTP(奇异的递归模板模式)_c++ CRTP实现方法

CRTP(Curiously Recurring Template Pattern,奇异递归模板模式)是一种C++中的惯用法,通过将派生类作为模板参数传给基类来实现静态多态。它能在编译期完成函数分派,避免虚函数调用的开销。

基本结构

CRTP 的典型写法是定义一个基类模板,其模板参数是派生类本身:

 template <typename Derived> class Base { public:     void interface()     {         static_cast<Derived*>(this)->implementation();     } }; <p>class Derived : public Base<Derived> { public: void implementation() { // 具体实现 } };</p>
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这里 Base 是模板基类,Derived 继承自 Base<Derived>,形成“递归”结构。调用 interface() 时通过 static_cast 转到派生类对象并调用具体实现方法。

实现静态多态

CRTP 可以替代虚函数实现多态行为,但发生在编译期,无运行时开销:

立即学习“”;

 template <typename Derived> class Shape { public:     double area() const     {         return static_cast<const Derived*>(this)->computeArea();     } }; <p>class Circle : public Shape<Circle> { double r; public: Circle(double r) : r(r) {} double computeArea() const { return 3.14159 <em> r </em> r; } };</p><p>class Rectangle : public Shape<Rectangle> { double w, h; public: Rectangle(double w, double h) : w(w), h(h) {} double computeArea() const { return w * h; } };</p>
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每个子类实现自己的 computeArea,基类通过静态转换调用对应版本,无需虚表。

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c++怎么实现CRTP(奇异的递归模板模式)_c++ CRTP实现方法50

增强基类功能

CRTP 常用于为派生类提供通用操作,比如自动实现比较运算符:

 template <typename Derived> class Comparable { public:     bool operator!=(const Derived& other) const     {         return !static_cast<const Derived*>(this)->operator==(other);     } }; 
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只要派生类实现了 ==,就能自动获得 != 操作符。

注意事项

使用 CRTP 时需注意以下几点:

  • 派生类必须正确继承自身类型,如 class D : public Base<D>
  • 不能在基类中直接调用派生类方法,必须用 static_cast 转换 this 指针
  • 不支持运行时多态,若需要动态绑定仍应使用虚函数
  • 错误的派生类传入会导致或未定义行为

基本上就这些。CRTP 是一种强大而高效的技巧,适合在性能敏感场景中替代虚函数,同时提升性。

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作者: nijia

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