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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

穿越時空

穿越時空

发布时间：2025-10-03 20:41:02

|

1015人浏览过

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来源于php中文网

原创

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 
class Base
{
public:
    void interface()
    {
        static_cast(this)->implementation();
    }
};

class Derived : public Base
{
public:
void implementation()
{
// 具体实现
}
};

这里 Base 是模板基类，Derived 继承自 Base，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：

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template 
class Shape
{
public:
    double area() const
    {
        return static_cast(this)->computeArea();
    }
};

class Circle : public Shape
{
double r;
public:
Circle(double r) : r(r) {}
double computeArea() const { return 3.14159  r  r; }
};
class Rectangle : public Shape
{
double w, h;
public:
Rectangle(double w, double h) : w(w), h(h) {}
double computeArea() const { return w * h; }
};

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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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 
class Comparable
{
public:
    bool operator!=(const Derived& other) const
    {
        return !static_cast(this)->operator==(other);
    }
};

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
  • 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编译错误或未定义行为

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，同时提升代码复用性。

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