C++中的CRTP是什么_C++奇特的递归模板模式实现静态多态-C++-PHP中文网

C++中的CRTP是什么_C++奇特的递归模板模式实现静态多态

穿越時空

发布： 2025-11-26 06:15:20

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CRTP通过派生类继承自身作为模板参数的基类实现静态多态，典型结构为template<typename Derived> class Base与class Derived : public Base<Derived>，基类用static_cast<Derived*>调用派生类方法，如Shape基类调用Circle或Rectangle的computeArea()，在编译期完成函数绑定，避免虚函数开销，提升性能并支持内联优化，常用于高性能库设计如Eigen、Mixin模式、静态接口检查等场景，但不支持运行时多态、可能导致模板膨胀且调试困难，适用于接口稳定、性能敏感的代码。

c++中的crtp是什么_c++奇特的递归模板模式实现静态多态

CRTP（Curiously Recurring Template Pattern），中文常译为“奇异递归模板模式”，是C++中一种利用模板实现静态多态的经典技术。它通过让基类以派生类作为模板参数来继承自身，从而在编译期就能确定调用的具体函数，避免了虚函数表带来的运行时开销。

什么是CRTP

CRTP的基本结构是一个类模板作为基类，接收一个派生类作为模板参数。这种“派生类继承自己作为模板参数的基类”的写法看似奇怪，实则非常有效。

典型形式如下：

template <typename Derived><br>class Base {<br>public:<br>    void interface() {<br>        static_cast<Derived*>(this)->implementation();<br>    }<br>};<br><br>class Derived : public Base<Derived> {<br>public:<br>    void implementation() {<br>        // 具体实现<br>    }<br>};

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这里，Base 是一个类模板，Derived 继承自 Base<Derived>，形成递归结构。由于类型在编译期已知，调用 implementation() 不需要虚函数机制，属于静态分发。

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CRTP如何实现静态多态

传统多态依赖虚函数和vtable，在运行时决定调用哪个函数。而CRTP在编译期就完成函数绑定，提升性能。

核心机制在于：

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基类通过 static_cast<Derived*>(this) 访问派生类的成员
所有函数调用在编译期展开，无运行时开销
派生类方法可被内联优化，效率更高

例如，定义多个行为不同的类：

template <typename Derived><br>class Shape {<br>public:<br>    double area() const {<br>        return static_cast<const Derived*>(this)->computeArea();<br>    }<br>};<br><br>class Circle : public Shape<Circle> {<br>private:<br>    double r;<br>public:<br>    Circle(double radius) : r(radius) {}<br>    double computeArea() const { return 3.14159 * r * r; }<br>};<br><br>class Rectangle : public Shape<Rectangle> {<br>private:<br>    double w, h;<br>public:<br>    Rectangle(double width, double height) : w(width), h(height) {}<br>    double computeArea() const { return w * h; }<br>};

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每个子类调用 area() 时，实际执行的是自己定义的 computeArea()，且无需虚函数。