当前位置：首页 > article >正文

【C++】：奇异递归模板模式

article 2025/2/21 22:55:47

一、基本概念

奇异递归模板模式（Curiously Recurring Template Pattern, CRTP）是一种C++模板元编程技术，核心特征是子类将自己作为模板参数传递给基类。这使得基类能够在编译时获得子类的具体类型信息，从而实现静态多态、接口注入等高级功能。

二、核心机制与典型示例

2.1 核心机制

CRTP的核心机制在于建立一种编译时的继承关系，通过模板参数的传递和静态类型推导，实现基类对子类成员的直接访问。这一机制包含三个关键要素：

2.1.1 自引用模板基类

基类模板接受一个类型参数 Derived，但该参数实际上是基类的未来子类。这种自引用结构是CRTP的根基。

template <typename Derived>
class Base {
    /*...*/ };

2.1.2 子类的递归继承

子类在继承基类时，显式将自己作为模板参数传递给基类：

class Child : public Base<Child> {
    /*...*/ };

2.1.3 静态向下转型（static_cast）

在基类中通过 static_cast<Derived*>(this) 将基类指针安全地转换为子类指针。由于类型参数在编译时已知，此转换无运行时开销：

// 基类模板内部调用子类方法
void interface() {
    
    static_cast<Derived*>(this)->implementation(); 
}

2.2 典型示例

#include <iostream>


// CRTP基类模板定义
template <typename Derived>
class Base {
   
public:
    void interface() {
   
        // 静态多态：调用子类实现
        static_cast<Derived*>(this)->implementation();
    }

    // 示例：链式调用支持（返回子类引用）
    Derived& chain(