CRTP - 奇特重现模板模式

August 17, 2023 少于 1 分钟阅读

关于CRTP的cppreference资料，请看这里。

奇特重现模板模式是一种设计技术，而非设计模式。我们讲的 “设计技术”指的是在C++中，利用语言特性实现的设计技巧，而“设计模式”一词则相对狭义，指的是在任何（大多数）面向对象语言中都可以实现的设计思想。请做区分。

奇特重现模板模式是C++的一种惯用手法，可以实现伪“编译期多态”。举例（C++23 deducing this出现之前）：

template <typename DerivedType>
class Base
{
    public:
        void someAction(void)
        {
            (static_cast<DerivedType *>(this))->implementation();
        }
};

class DerivedA : public Base<DerivedA>
{
    public:
        void implementation(void)
        {
            std::cout << "DerivedA's implementation" << std::endl;
        }
};

class DerivedB : public Base<DerivedB>
{
    public:
        void implementation(void)
        {
            std::cout << "DerivedB's implementation" << std::endl;
        }
};

倘若我这么调用：

int main(void)
{
    DerivedA object_x {};
    DerivedB object_y {};

    object_x.someAction();
    object_y.someAction();
}

此时调用的someAction()针对不同的Derived类型，将发生不同的行为：

$ clang++ -v
clang version 10.0.0-4ubuntu1 
Target: x86_64-pc-linux-gnu
Thread model: posix
InstalledDir: /usr/bin
Found candidate GCC installation: /usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9
Found candidate GCC installation: /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9
Selected GCC installation: /usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9
Candidate multilib: .;@m64
Selected multilib: .;@m64
$ clang++ crtp.cpp -o crtp
$ ./crtp
DerivedA's implementation
DerivedB's implementation

第一行输出时，调用了Base<DerivedA>::someAction()方法，将this指针（此时为Base *）静态转换成为DerivedA *（因为DerivedType参数被替换成为DerivedA），调用其implementation()方法，第二行输出同理。

很明显，这种静态转换可以在编译期实现伪“多态”，固然有其局限性（这是显然的），但是在一些场合中可以有很大的作用。比如，实现“混入类”（Mixin），这种模式可以避免多继承，在框架有意识地避免多继承时很有用。

之后会专注讲一些设计技术，欢迎订阅feed。

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