什么是奇怪的重复模板模式（CRTP）？

不参考书籍，任何人都可以CRTP通过代码示例提供很好的解释吗？

简而言之，CRTP是当一个类A具有基类时，它是该类A本身的模板专用化。例如

template <class T> 
class X{...};
class A : public X<A> {...};

它是好奇地反复出现，不是吗？:)

现在，这给你什么？实际上，这使X模板能够成为其专业化的基类。

例如，您可以像这样创建一个通用的单例类（简化版）

template <class ActualClass> 
class Singleton
{
   public:
     static ActualClass& GetInstance()
     {
       if(p == nullptr)
         p = new ActualClass;
       return *p; 
     }

   protected:
     static ActualClass* p;
   private:
     Singleton(){}
     Singleton(Singleton const &);
     Singleton& operator = (Singleton const &); 
};
template <class T>
T* Singleton<T>::p = nullptr;

现在，为了使任意类A成为单例，您应该这样做

class A: public Singleton<A>
{
   //Rest of functionality for class A
};

所以你看？单例模板假定其任何类型的专业化都X将从其继承singleton<X>，从而可以访问其所有（公共，受保护）成员，包括GetInstance！CRTP还有其他有用的用途。例如，如果您要计算您的类当前存在的所有实例，但想将此逻辑封装在单独的模板中（具体类的想法很简单-拥有一个静态变量，ctor中的增量，dtor中的递减）。尝试做为练习！

对于Boost，还有另一个有用的示例（我不确定他们是如何实现的，但是CRTP也会这样做）。想象一下，您只想<为您的班级提供操作员，而==为他们提供自动操作员！

您可以这样做：

template<class Derived>
class Equality
{
};

template <class Derived>
bool operator == (Equality<Derived> const& op1, Equality<Derived> const & op2)
{
    Derived const& d1 = static_cast<Derived const&>(op1);//you assume this works     
    //because you know that the dynamic type will actually be your template parameter.
    //wonderful, isn't it?
    Derived const& d2 = static_cast<Derived const&>(op2); 
    return !(d1 < d2) && !(d2 < d1);//assuming derived has operator <
}

现在您可以像这样使用它

struct Apple:public Equality<Apple> 
{
    int size;
};

bool operator < (Apple const & a1, Apple const& a2)
{
    return a1.size < a2.size;
}

现在，你没有提供明确经营者==的Apple？但是你有！你可以写

int main()
{
    Apple a1;
    Apple a2; 

    a1.size = 10;
    a2.size = 10;
    if(a1 == a2) //the compiler won't complain! 
    {
    }
}

这可能似乎是你会少写，如果你只是写操作==的Apple，但想象Equality模板将不仅提供==，但是>，>=，<=等你可以使用这些定义为多个类，重用代码！

CRTP是一件了不起的事情:) HTH

在这里您可以看到一个很好的例子。如果使用虚拟方法，程序将知道在运行时执行什么。实现CRTP的编译器是在编译时决定的！！！这是很棒的表现！

template <class T>
class Writer
{
  public:
    Writer()  { }
    ~Writer()  { }

    void write(const char* str) const
    {
      static_cast<const T*>(this)->writeImpl(str); //here the magic is!!!
    }
};


class FileWriter : public Writer<FileWriter>
{
  public:
    FileWriter(FILE* aFile) { mFile = aFile; }
    ~FileWriter() { fclose(mFile); }

    //here comes the implementation of the write method on the subclass
    void writeImpl(const char* str) const
    {
       fprintf(mFile, "%s\n", str);
    }

  private:
    FILE* mFile;
};


class ConsoleWriter : public Writer<ConsoleWriter>
{
  public:
    ConsoleWriter() { }
    ~ConsoleWriter() { }

    void writeImpl(const char* str) const
    {
      printf("%s\n", str);
    }
};

CRTP是一种实现编译时多态性的技术。这是一个非常简单的示例。在下面的示例中，ProcessFoo()正在使用Base类接口并Base::Foo调用派生对象的foo()方法，这是您要使用虚拟方法实现的目标。

http://coliru.stacked-crooked.com/a/2d27f1e09d567d0e

template <typename T>
struct Base {
  void foo() {
    (static_cast<T*>(this))->foo();
  }
};

struct Derived : public Base<Derived> {
  void foo() {
    cout << "derived foo" << endl;
  }
};

struct AnotherDerived : public Base<AnotherDerived> {
  void foo() {
    cout << "AnotherDerived foo" << endl;
  }
};

template<typename T>
void ProcessFoo(Base<T>* b) {
  b->foo();
}


int main()
{
    Derived d1;
    AnotherDerived d2;
    ProcessFoo(&d1);
    ProcessFoo(&d2);
    return 0;
}

输出：

derived foo
AnotherDerived foo

这不是直接的答案，而是CRTP如何有用的一个示例。

的一个很好的具体的例子CRTP是std::enable_shared_from_this从C ++ 11：

[util.smartptr.enab] / 1

类T可以继承自来enable_­shared_­from_­this<T>继承shared_­from_­this获得shared_­ptr指向的实例的成员函数*this。

也就是说，继承自std::enable_shared_from_this可以在不访问实例的情况下获得指向您实例的共享（或弱）指针（例如，从您仅了解的成员函数中*this）。

当您需要给一个，std::shared_ptr但您只能访问时，这很有用*this：

struct Node;

void process_node(const std::shared_ptr<Node> &);

struct Node : std::enable_shared_from_this<Node> // CRTP
{
    std::weak_ptr<Node> parent;
    std::vector<std::shared_ptr<Node>> children;

    void add_child(std::shared_ptr<Node> child)
    {
        process_node(shared_from_this()); // Shouldn't pass `this` directly.
        child->parent = weak_from_this(); // Ditto.
        children.push_back(std::move(child));
    }
};

您不能直接通过this而不是直接通过的原因shared_from_this()是，它将破坏所有权机制：

struct S
{
    std::shared_ptr<S> get_shared() const { return std::shared_ptr<S>(this); }
};

// Both shared_ptr think they're the only owner of S.
// This invokes UB (double-free).
std::shared_ptr<S> s1 = std::make_shared<S>();
std::shared_ptr<S> s2 = s1->get_shared();
assert(s2.use_count() == 1);

请注意：

CRTP可用于实现静态多态（类似于动态多态但没有虚拟函数指针表）。

#pragma once
#include <iostream>
template <typename T>
class Base
{
    public:
        void method() {
            static_cast<T*>(this)->method();
        }
};

class Derived1 : public Base<Derived1>
{
    public:
        void method() {
            std::cout << "Derived1 method" << std::endl;
        }
};


class Derived2 : public Base<Derived2>
{
    public:
        void method() {
            std::cout << "Derived2 method" << std::endl;
        }
};


#include "crtp.h"
int main()
{
    Derived1 d1;
    Derived2 d2;
    d1.method();
    d2.method();
    return 0;
}

输出将是：

Derived1 method
Derived2 method