C++中的奇异递归模板CRTP

本文主要是介绍C++中的奇异递归模板CRTP，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

CRTP 的基本概念：

CRTP 的核心思想是：一个基类（Base）将派生类（Derived）作为模板参数。在基类中，可以定义一些依赖于派生类行为的成员函数。这样可以在编译期间实现类似于动态多态性（即虚函数机制），但没有运行时开销。

基本示例：

#include <iostream>// 基类模板
template <typename Derived>
class Base {
public:void interface() {// 调用派生类的实现static_cast<Derived*>(this)->implementation();}void implementation() {std::cout << "Base implementation\n";}
};// 派生类
class Derived : public Base<Derived> {
public:void implementation() {std::cout << "Derived implementation\n";}
};int main() {Derived d;d.interface();  // 输出: Derived implementationBase<Derived>& b = d;b.interface();  // 输出: Derived implementationreturn 0;
}

Base 是一个模板类，它接受一个模板参数 Derived。
Base 类中定义了一个 interface 函数，它通过 static_cast<Derived*>(this) 将 this 指针转换为 Derived 类型，并调用 Derived 类的 implementation 函数。
Derived 类继承自 Base<Derived>，并提供了自己的 implementation 函数。
在 main 函数中，创建了一个 Derived 类的实例，并调用了 interface 函数，输出的是 Derived implementation，说明实际调用的是 Derived 类的 implementation 函数，而不是 Base 类的 implementation 函数。

CRTP 的优点：

静态多态性：CRTP 允许在编译期间实现类似于多态的行为，而不需要运行时的虚函数开销。
编译期接口约束：可以在编译期间检查派生类是否实现了所需的接口函数。
代码复用：可以将公共代码放在基类中，通过模板参数传递给不同的派生类，避免代码重复。

通过 CRTP，可以实现模板方法模式：

#include <iostream>// 基类模板
template <typename Derived>
class Algorithm {
public:void run() {static_cast<Derived*>(this)->step1();static_cast<Derived*>(this)->step2();static_cast<Derived*>(this)->step3();}void step1() {std::cout << "Algorithm step1\n";}void step2() {std::cout << "Algorithm step2\n";}void step3() {std::cout << "Algorithm step3\n";}
};// 派生类
class ConcreteAlgorithm : public Algorithm<ConcreteAlgorithm> {
public:void step1() {std::cout << "ConcreteAlgorithm step1\n";}void step2() {std::cout << "ConcreteAlgorithm step2\n";}void step3() {std::cout << "ConcreteAlgorithm step3\n";}
};int main() {ConcreteAlgorithm algo;algo.run();  // 输出: ConcreteAlgorithm step1\nConcreteAlgorithm step2\nConcreteAlgorithm step3\nreturn 0;
}

总结：