0

0

C++中的CRTP(奇异递归模板模式)是什么?(如何实现静态多态)

冰火之心

冰火之心

发布时间:2026-02-17 06:31:32

|

813人浏览过

|

来源于php中文网

原创

crtp是编译期多态机制,通过模板参数将派生类类型传入基类,使基类能静态调用派生类成员,实现零开销抽象;需注意定义顺序、static_cast安全调用、避免虚析构及sfinae陷阱。

c++中的crtp(奇异递归模板模式)是什么?(如何实现静态多态)

CRTP 是什么:编译期“虚函数表”的手工实现

CRTP 不是语法糖,也不是运行时机制——它是用模板参数把派生类类型“塞进”基类,让基类能直接调用派生类的 static 成员或非虚函数,从而绕过虚函数调用开销。本质是把多态决策压到编译期。

常见错误现象:error: invalid use of incomplete type —— 派生类在定义前就被基类模板实例化引用,典型是基类里写了 Derived::some_func()Derived 还没完整定义。

  • 必须确保派生类定义完成后再实例化 CRTP 基类(即:先写 class Derived : public Base<derived></derived>,再写 Base 的模板体)
  • 基类中所有对派生类成员的访问,只能通过 static_cast<derived>(this)->member()</derived>Derived::static_member(后者仅限静态)
  • 不能在基类构造函数里调用派生类函数——此时派生类对象尚未构造完成,static_cast 行为未定义

怎么写一个最小可用的 CRTP 基类

核心就三步:模板参数接收派生类、用 static_cast 回调、避免虚析构(CRTP 本就不该被动态 delete)。

使用场景:需要零成本抽象的工具类,比如 enable_shared_from_this 的轻量替代、容器策略类、序列化 trait 注入。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

Adobe Image Background Remover
Adobe Image Background Remover

Adobe推出的图片背景移除工具

下载
template <typename Derived>
struct Printable {
    void print() {
        static_cast<Derived*>(this)->do_print(); // 必须显式 cast
    }
};
  • Derived 必须公开继承 Printable<derived></derived>,私有继承会导致 static_cast 失败
  • 如果 do_print()const 成员,基类 print() 也得加 const,否则 cv-qualifier 不匹配
  • 别加 virtual ~Printable() = default;——CRTP 基类不该被多态析构,加了反而误导使用者

为什么不用虚函数?性能和 ABI 稳定性差异在哪

虚函数调用要查 vtable、可能破坏指令预取;CRTP 调用完全内联,连函数地址都不留痕迹。但代价是:每个派生类实例化一份基类代码,代码体积略增。

兼容性影响:CRTP 类型不满足 Liskov 替换原则——Printable<a></a>Printable<b></b> 完全无关,无法用统一指针持有;而 virtual 基类可以。

  • 适合场景:库内部策略选择(如 std::vector 的 Allocator 模板参数),或明确不需要运行时多态的领域模型
  • 不适合场景:需要将不同派生类存入同一容器(如 std::vector<:unique_ptr>></:unique_ptr>),这时还是老实用虚函数
  • 调试时注意:GDB 显示的函数名可能是 Printable<mytype>::print</mytype>,不是 MyType::print,容易误判调用栈

容易踩的坑:SFINAE 和模板递归陷阱

一旦在 CRTP 基类里做类型推导(比如用 decltype 检查派生类是否有某函数),就极易触发 SFINAE 失败或无限模板实例化。

典型错误:error: template instantiation depth exceeds maximum —— 基类模板里又引用了自身模板参数的某个依赖模板,形成隐式递归。

  • 避免在基类中直接写 using T = typename Derived::type;,除非你能保证 Derived 已定义该嵌套类型
  • 要用 std::declval + decltype 做存在性检查时,务必包裹在 std::void_t 或 C++20 requires 中,否则失败直接报错而非 SFINAE
  • 别在基类里定义同名但签名不同的函数试图“重载”派生类函数——C++ 查找规则不会跨继承边界自动合并,结果往往是基类函数遮蔽派生类函数
CRTP 的边界很清晰:它只解决“我知道具体类型、只需要编译期分发”的问题。一旦需求里出现“我不知道将来会有哪些派生类”,或者需要运行时决定行为分支,就该立刻切回虚函数——硬扛只会让模板错误信息越来越难读。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
python中print函数的用法
python中print函数的用法

python中print函数的语法是“print(value1, value2, ..., sep=' ', end=' ', file=sys.stdout, flush=False)”。本专题为大家提供print相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

192

2023.09.27

python print用法与作用
python print用法与作用

本专题整合了python print的用法、作用、函数功能相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细教程。

12

2026.02.03

java多态详细介绍
java多态详细介绍

本专题整合了java多态相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

22

2025.11.27

scripterror怎么解决
scripterror怎么解决

scripterror的解决办法有检查语法、文件路径、检查网络连接、浏览器兼容性、使用try-catch语句、使用开发者工具进行调试、更新浏览器和JavaScript库或寻求专业帮助等。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

371

2023.10.18

500error怎么解决
500error怎么解决

500error的解决办法有检查服务器日志、检查代码、检查服务器配置、更新软件版本、重新启动服务、调试代码和寻求帮助等。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

339

2023.10.25

c语言const用法
c语言const用法

const是关键字,可以用于声明常量、函数参数中的const修饰符、const修饰函数返回值、const修饰指针。详细介绍:1、声明常量,const关键字可用于声明常量,常量的值在程序运行期间不可修改,常量可以是基本数据类型,如整数、浮点数、字符等,也可是自定义的数据类型;2、函数参数中的const修饰符,const关键字可用于函数的参数中,表示该参数在函数内部不可修改等等。

547

2023.09.20

堆和栈的区别
堆和栈的区别

堆和栈的区别:1、内存分配方式不同;2、大小不同;3、数据访问方式不同;4、数据的生命周期。本专题为大家提供堆和栈的区别的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

418

2023.07.18

堆和栈区别
堆和栈区别

堆(Heap)和栈(Stack)是计算机中两种常见的内存分配机制。它们在内存管理的方式、分配方式以及使用场景上有很大的区别。本文将详细介绍堆和栈的特点、区别以及各自的使用场景。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章欢迎大家前来学习阅读。

592

2023.08.10

pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法
pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法

本专题系统整理pixiv网页版官网入口及登录访问方式,涵盖官网登录页面直达路径、在线阅读入口及快速进入方法说明,帮助用户高效找到pixiv官方网站,实现便捷、安全的网页端浏览与账号登录体验。

283

2026.02.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 9.6万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4.8万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 18万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号