CRTP是一种编译期多态技术,派生类以自身为模板参数继承基类,实现零开销静态分发;支持mixin、类型安全接口等,避免虚函数开销并增强编译期检查。

CRTP(Curiously Recurring Template Pattern)是C++中一种编译期多态技术,核心思想是:派生类以自身作为模板参数,继承自一个以它为模板实参的基类。它不依赖虚函数,零运行时开销,常用于实现静态多态、mixin、类型安全的接口等。
基本结构与原理
CRTP的关键在于“递归”——子类在定义时就把自己传给父类模板,让父类能在编译期“知道”子类的具体类型。父类可直接调用子类的静态或非虚成员,无需虚表、无需动态绑定。
典型骨架如下:
templateclass Base { public: void interface() { static_cast (this)->implementation(); // 向下调用 } }; class MyConcrete : public Base
{ public: void implementation() { // 具体逻辑 } };
实用示例:简易计数器Mixin
用CRTP给任意类自动添加构造/析构计数功能,无需修改原类逻辑,也不用虚函数:
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templateclass Counter { private: inline static size_t count_ = 0; public: Counter() { ++count_; } ~Counter() { --count_; } static size_t count() { return count_; } }; class Widget : public Counter
{}; // 自动获得计数能力 int main() { std::cout << Widget::count() << "\n"; // 0 { Widget w1, w2; std::cout << Widget::count() << "\n"; // 2 } std::cout << Widget::count() << "\n"; // 0 }
为什么不用虚函数?优势在哪?
CRTP本质是静态分发,所有调用在编译期确定:
- 无虚表指针开销,对象尺寸更小
- 函数可被内联,性能更高
- 编译期类型检查更严格(比如子类漏实现 required 方法,直接编译失败)
- 支持SFINAE、constexpr、模板特化等高级元编程场景
注意事项与常见陷阱
使用CRTP需留意几点:
- 子类必须完整定义后才能实例化基类模板(不能前置声明后就继承)
- 基类中访问子类成员时,务必用 static_cast
(this) ,不能直接写 this->xxx(此时 this 是 Base* 类型) - 避免在基类构造函数中调用子类方法——子类对象尚未构造完成
- 若需多层继承(如 A ← B ← C),通常只在最底层应用 CRTP,中间层保持普通继承
基本上就这些。CRTP不是银弹,但当你需要零成本抽象、类型安全的复用或深度定制接口行为时,它非常有力。








