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C++ CRTP技术（奇异递归模版模式）

news 来源：原创 2025/8/14 21:40:43

C++ 的CRTP技术

最近了解到C++的CRTP技术，通过博客来这里记录一下。

我们首先可以了解一下什么是CRTP技术。CRTP是C++的一种高级模版变成模式。

他主要的用途有以下的几点：

  1. 编译时实现多态（静态多态）：通过CRTP技术，可以在编译时实现所有绑定，不同于虚函数多态（在运行时进行对象的绑定），这样可以减少动态多态的时间开销。
  2. 基类声明公有接口 : 基类实现公有的接口，可以让派生类继承后进行动态实现，提高了代码的扩展性，满足开闭原则。

怎么实现CRTP技术

CRTP的本质就是通过模版的方式实现基类访问派生类。他的实现的方式就是将派生类的类型通过模版传递给到基类，然后调用派生类的函数。下面给到一个示例：

template <class Derive>
class Base
{
public:void function(){dynamic_cast<Derive*>(this)->function();}
};class Derive : public Base<Derive>
{
public:void function(){std::cout << "Type is Derive" << std::endl;}
};

这个时候，我们如果创建一个派生类的对象，我们可以通过基类的指针或者引用来管理派生类，并且可以调用派生类的函数，实现了一种多态的模拟。

为什么不会出现循环

能想到这个问题说明你真的认真的在思考，因为Derive的创建依赖于Base的类型，Base的类型又同时因为模版依赖于Derive,这个时候难道不会出现循环依赖的问题吗？

答案是否定的，当然是否定的，如果是真的就不会有这项技术，想要彻底弄懂这个问题，我们就要从编译器的角度来理解模版。

模版：
c++的编译器只会检查模版的定义，包括模板中的语法是否存在问题，但并不会检查模版中的模版类型，什么意思呢，具体就是，c++的模版参数允许使用不完整的类，比如我的模版参数使用了一个声明的类，模版也不会报错，他不会管我们在实现模版的时候这个类型是否完整，只要保证，我们在具体实例化这个模版参数的时候，保证模版参数是完整的。
再看这个问题，我们的疑惑是存在循环依赖，但是什么事循环依赖，循环依赖的本质是A依赖完整的B，B同时依赖完整的A，但是这里不存在这个问题，Base并不依赖完整的Derive，他只需要告诉他Derive这个类型即可，这个没有问题

CRTP技术的具体应用场景

对象计数是CRTP计数的最常用的应用场景
假如存在这样一种情况：

我想实现多态，同时对派生的所有类的对象进行计数。并且是每一种对象都能单独计数，而不是只能整个的计数。

如果是传统的多态显然是不能解决这个问题，为什么？一个很简单的思想就是基类中定义一个static静态变量，在所有对象构造的时候进行自加，析构的时候进行自减，这样貌似是可以解决这个问题，但是由于所有的派生类都是继承的一个基类，我们只能整体的计算，但是我如果知道某一个类型自己的对象的个数呢？这里就可以使用我们的CRTP技术。

因为模版的特点，不同的派生类本质上继承的是不同的基类。
下面给出一个模拟的实现；

#include <iostream>class Base
{
public:Base() { _all_count++; }~Base() { _all_count--; }static int getAllCount() { return _all_count;  }
private:inline static int _all_count = 0;
};
template <class Derive>
class Object : public Base
{
public:Object(){_count++;}void function(){dynamic_cast<Derive*>(this)->function();}~Object(){_count--;}static int getCount() { return _count;  }
private:inline static int _count = 0;
};class Derive1 : public Object<Derive1>
{
public:void function(){std::cout << "Type is Derive1" << std::endl;}
};class Derive2 : public Object<Derive2>
{
public:void function(){std::cout << "Type is Derive2" << std::endl;}
};int main()
{Derive1 d11, d12;Derive2 d21, d22, d23;std::cout << "Derive1 size : " << Derive1::getCount() << std::endl;std::cout << "Derive2 size : " << Derive2::getCount() << std::endl;std::cout << "All size : " << Base::getAllCount() << std::endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

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