在不参考一本书的情况下，任何人都可以CRTP通过代码示例提供一个很好的解释吗？
问问题
55758 次
6 回答
311
简而言之，CRTP 是指一个类A具有一个基类，该基类是该类A本身的模板特化。例如
template <class T>
class X{...};
class A : public X<A> {...};
它奇怪地反复出现，不是吗？:)
现在，这给了你什么？这实际上使X模板能够成为其专业化的基类。
例如，您可以像这样制作一个通用的单例类（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？单例模板假定它对任何类型的特化X都将继承自singleton<X>，因此它的所有（公共、受保护的）成员都可以访问，包括GetInstance！CRTP 还有其他有用的用途。例如，如果您想计算您的类当前存在的所有实例，但想将此逻辑封装在一个单独的模板中（具体类的想法非常简单 - 有一个静态变量，在 ctors 中递增，在 dtors 中递减）。尝试将其作为练习！
另一个有用的例子，对于 Boost（我不确定他们是如何实现它的，但 CRTP 也会这样做）。想象一下，您只想<为您的类提供运算符，但自动==为它们提供运算符！
你可以这样做：
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 <
}
现在你可以像这样使用它
struct Apple:public Equality<Apple>
{
int size;
};
bool operator < (Apple const & a1, Apple const& a2)
{
return a1.size < a2.size;
}
现在，您还没有==为Apple? 但你有它！你可以写
int main()
{
Apple a1;
Apple a2;
a1.size = 10;
a2.size = 10;
if(a1 == a2) //the compiler won't complain!
{
}
}
==如果你只写 operator for ，这看起来你会写得更少Apple，但想象一下Equality模板不仅会提供==but >、>=等<=。你可以将这些定义用于多个类，重用代码！
CRTP 是一个很棒的东西 :) HTH
于 2010-11-13T15:40:00.733 回答
56
在这里你可以看到一个很好的例子。如果您使用虚拟方法，程序将知道在运行时执行什么。实现 CRTP 编译器决定了编译时间！！！这是一场精彩的表演！
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);
}
};
于 2014-11-03T16:42:08.080 回答
34
CRTP 是一种实现编译时多态性的技术。这是一个非常简单的例子。在下面的示例中，ProcessFoo()使用Base类接口并Base::Foo调用派生对象的foo()方法，这是您使用虚拟方法的目标。
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
于 2018-03-09T19:14:07.807 回答
11
这不是一个直接的答案，而是CRTP如何有用的一个例子。
CRTP的一个很好的具体示例std::enable_shared_from_this来自 C++11：
一个类
T可以继承自获得指向的实例enable_shared_from_this<T>的shared_from_this成员函数。shared_ptr*this
也就是说，继承 fromstd::enable_shared_from_this可以在不访问实例的情况下获得指向您的实例的共享（或弱）指针（例如，从您只知道的成员函数*this）。
当您需要提供 astd::shared_ptr但您只能访问*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));
}
};
您不能直接传递this而不是直接传递的原因shared_from_this()是它会破坏所有权机制：
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);
于 2017-11-27T15:26:43.357 回答
3
正如注释：
CRTP可用于实现静态多态（类似于动态多态但没有虚函数指针表）。
#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
于 2013-10-11T06:13:56.693 回答
1
另一个使用 CRTP 的好例子是观察者设计模式的实现。一个小例子可以这样构建。
假设您有一个类，并且您有一些侦听器date类date_drawer，如以某种格式，提醒特定日期等）。你可以做的是有两个参数化的基类，你应该从中派生你的和观察者类（在我们的例子中）。对于观察者设计模式的实现，请参考GOF等经典书籍。这里我们只需要强调一下CRTP的使用。让我们看看它。在我们的草稿实现中，基类有一个纯虚方法，应该由date_reminderdateobserverobservabledatedate_drawerobserverobservable每当发生状态变化时，让我们调用这个方法state_changed。我们来看看这个小的抽象基类的代码。
template <typename T>
struct observer
{
virtual void state_changed(T*, variant<string, int, bool>) = 0;
virtual ~observer() {}
};
在这里，我们应该关注的主要参数是第一个参数T*，它将是状态发生变化的对象。第二个参数将是被改变的字段，它可以是任何东西，甚至你可以省略它，这不是我们主题的问题（在这种情况下它是std::variant3 个字段）。第二个基类是
template <typename T>
class observable
{
vector<unique_ptr<observer<T>>> observers;
protected:
void notify_observers(T* changed_obj, variant<string, int, bool> changed_state)
{
for (unique_ptr<observer<T>>& o : observers)
{
o->state_changed(changed_obj, changed_state);
}
}
public:
void subscribe_observer(unique_ptr<observer<T>> o)
{
observers.push_back(move(o));
}
void unsubscribe_observer(unique_ptr<observer<T>> o)
{
}
};
这也是一个取决于类型的参数类，T*并且与传递给state_changed函数内部
notify_observers函数的对象相同。剩下的只是介绍实际的主题类date和观察者类date_drawer。这里使用了 CRTP 模式，我们从:派生了dateobservable 类。observable<date>class date : public observable<date>
class date : public observable<date>
{
string date_;
int code;
bool is_bank_holiday;
public:
void set_date_properties(int code_ = 0, bool is_bank_holiday_ = false)
{
code = code_;
is_bank_holiday = is_bank_holiday_;
//...
notify_observers(this, code);
notify_observers(this, is_bank_holiday);
}
void set_date(const string& new_date, int code_ = 0, bool is_bank_holiday_ = false)
{
date_ = new_date;
//...
notify_observers(this, new_date);
}
string get_date() const { return date_; }
};
class date_drawer : public observer<date>
{
public:
void state_changed(date* c, variant<string, int, bool> state) override
{
visit([c](const auto& x) {cout << "date_drawer notified, new state is " << x << ", new date is " << c->get_date() << endl; }, state);
}
};
让我们编写一些客户端代码：
date c;
c.subscribe_observer(make_unique<date_drawer>());
c.set_date("27.01.2022");
c.set_date_properties(7, true);
这个测试程序的输出将是。
date_drawer notified, new state is 27.01.2022, new date is 27.01.2022
date_drawer notified, new state is 7, new date is 27.01.2022
date_drawer notified, new state is 1, new date is 27.01.2022
请注意，只要发生状态更改（和此处） ，请使用 CRTP 并传递this给通知函数。允许我们在实际观察者类中覆盖纯虚函数时使用，因此我们在其中有 (not )，例如我们可以在函数内调用(在我们的例子中)的非虚函数。我们可以避免想要使用 CRTP，因此不会参数化观察者设计模式实现并在任何地方使用基类指针。这样我们可以得到相同的效果，但是在这种情况下，每当我们想要使用派生类指针（即使不是很推荐）我们都应该使用notify_observersset_date_propertiesset_datedate*void state_changed(date* c, variant<string, int, bool> state)date_drawerdate* cobservable*date*get_datestate_changedobservabledynamic_cast向下转换有一些运行时开销。
于 2022-01-28T13:49:33.617 回答