模板方法模式结合crtp可替代虚函数实现静态多态。1. 定义基类模板，在编译期通过static_cast调用派生类实现的方法，避免虚函数运行时开销；2. 派生类继承基类模板并实现具体逻辑，如circle类实现drawimpl；3. 相比虚函数，crtp无虚表指针和动态绑定，提升性能且易被内联优化；4. 适用场景为编译期确定类型、性能敏感的系统，如嵌入式或高性能计算。
在C++中，模板方法模式结合CRTP（Curiously Recurring Template Pattern）技术，可以实现静态多态，从而避免虚函数带来的运行时开销。这种做法在一些对性能敏感的场景下非常实用，比如嵌入式系统或高性能计算。
下面我们就从几个角度来看看如何用CRTP来替代传统的虚函数方式，实现模板方法模式。
什么是模板方法模式 + CRTP？
模板方法模式的核心思想是：在一个基类中定义算法的骨架，而将某些步骤延迟到子类中实现。传统做法是使用虚函数，但虚函数有运行时开销（虚表查找、动态绑定等）。
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CRTP 是一种“奇怪但有效的”模板技巧，它让基类成为模板类，并以派生类作为模板参数传入自己：
template class Base {public: void algorithm() { static_cast(this)->step(); }};
这样做的好处是：编译器可以在编译期确定调用哪个
step()
，无需虚函数机制。
如何用CRTP实现模板方法模式？
假设我们要实现一个绘图组件，不同图形有不同的绘制逻辑，但整体流程一致。
步骤一：定义基类模板
template class ShapeBase {public: void draw() { preDraw(); // 固定步骤 static_cast(this)->drawImpl(); // 可变步骤 postDraw(); // 固定步骤 }private: void preDraw() { cout << "Setting up context..." << endl; } void postDraw() { cout << "Cleaning up..." << endl; }};
步骤二：定义具体子类
class Circle : public ShapeBase {public: void drawImpl() { cout << "Drawing circle" << endl; }};
这样，每个具体的形状都继承自
ShapeBase
，并实现自己的
drawImpl()
方法。
为什么这样能替代虚函数？
通常我们会这么写：
class Shape {public: virtual void drawImpl() = 0; void draw() { preDraw(); drawImpl(); // 动态绑定 postDraw(); }};
但这样做会引入虚函数机制，带来以下问题：
每个对象有一个虚表指针（占用内存）函数调用需要查虚表（运行时开销）
而使用CRTP后：
所有调用都在编译期解析，没有虚表更容易被内联优化，提升性能不需要运行时多态，适合模板元编程和泛型设计
当然，这种方式也有局限性：不能像虚函数那样灵活地在运行时切换行为，但它更适合那些在编译期就能确定类型的场景。
实际应用建议
如果你正在开发一个库或框架，希望提供统一接口的同时又不牺牲性能，可以考虑以下几点：
使用CRTP实现算法骨架，如上述的模板方法模式避免频繁创建/销毁对象，减少虚函数的负担对性能要求高的循环内部尽量避免虚函数调用如果未来可能需要运行时多态，保留虚函数接口作为补充
举个例子，在STL中，很多容器的迭代器就利用了类似CRTP的技术，来保证高效访问而不牺牲接口一致性。
基本上就这些。CRTP不是万能的，但在合适的地方使用，确实能有效替代虚函数，提升程序效率。
以上就是C++模板方法模式如何应用CRTP技术 静态多态替代虚函数开销的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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