CRTP是一种通过模板实现静态多态的技术，基类以派生类为模板参数，利用static_cast在编译期调用派生类方法，避免虚函数开销；它支持接口增强、Mixin组合，广泛用于高性能C++库中。
在C++中，静态多态是一种通过模板机制实现的多态形式，与传统的虚函数动态多态不同，它在编译期完成函数绑定，避免了运行时开销。实现静态多态的核心技术之一是CRTP（Curiously Recurring Template Pattern，奇异递归模板模式）。这种设计模式不仅高效，还能用于构建灵活、可复用的基类。
什么是CRTP？
CRTP的基本结构是一个基类模板，它以派生类作为模板参数继承自身：
template class Base {public: void interface() { static_cast(this)->implementation(); }};class Derived : public Base {public: void implementation() { // 具体实现 }};
这种“自己继承自己”的写法看似奇怪，实则有效。基类通过static_cast将this指针转换为派生类指针，从而调用派生类的方法，整个过程在编译期解析，无虚表开销。
CRTP实现静态多态
使用CRTP可以模拟多态行为，但不依赖虚函数。例如，定义一个通用的数值计算基类：
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template class VectorBase {public: Vec& self() { return *static_cast(this); } const Vec& self() const { return *static_cast(this); }double dot(const Vec& other) const { double sum = 0; for (size_t i = 0; i < self().size(); ++i) { sum += self().get(i) * other.get(i); } return sum;}Vec operator+(const Vec& other) const { Vec result; for (size_t i = 0; i < self().size(); ++i) { result.set(i, self().get(i) + other.get(i)); } return result;}
};
class MyVector : public VectorBase {std::vector data;public:MyVector(size_t n = 3) : data(n) {}
size_t size() const { return data.size(); }double get(size_t i) const { return data[i]; }void set(size_t i, double v) { data[i] = v; }
};
这样，MyVector无需重写dot或operator+，却能获得完整功能，且所有调用都在编译期展开，性能接近手写循环。
CRTP在接口增强中的应用
CRTP常用于为派生类自动注入通用功能，比如日志、计数、序列化等。
示例：为所有派生类添加计数功能
template class Countable { inline static int count = 0;protected: Countable() { ++count; } ~Countable() { --count; }public: static int get_count() { return count; }};class Widget : public Countable {// 构造/析构自动被统计};
每次创建Widget对象，计数自动增加，无需手动管理。
CRTP与混合继承（Mixin）结合
CRTP非常适合实现Mixin风格的设计，多个功能模块可以组合使用：
template class Serializable {};template class Observable {};template class Pooled {};class Sensor : public Serializable, public Observable, public Countable {// 获得序列化、观察、计数能力};
每个Mixin模板通过CRTP访问派生类数据，实现高度内聚的功能扩展。
基本上就这些。CRTP利用模板和静态分发，在不牺牲性能的前提下提供多态性和代码复用，是现代C++中实现静态多态的重要手段。关键在于理解“基类操作派生类”的反向控制逻辑，并合理设计接口契约。虽然调试稍复杂，但其效率和灵活性在高性能库（如Eigen）中已被广泛验证。
以上就是c++++怎么实现一个基于CRTP的设计模式_C++静态多态与CRTP设计技巧的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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