CRTP：将类型从派生类传递到基类

Question

在CRTP 中，基类可以使用派生类中的函数和变量。但是，派生类的类型不能被基类直接使用，代码如下：

#include <iostream>

template <class Derived>
class A {
public:
    //using Scalar = typename Derived::Scalar; // Error!
    static constexpr int NA1 = Derived::NB1;
    static constexpr int NA2 = Derived::NB2;
    static constexpr int NA3 = Derived::NB3;
};

template <int _N = 2>
class B : public A<B<_N>> {
public:
    using Scalar = double;
    static constexpr int NB1 = 1;
    static constexpr int NB2 = _N;
    static constexpr int NB3 { sizeof(Scalar) };
};

int main(int argc, char** argv)
{
    using Type = B<2>;
    std::cout << Type::NA1 << ' '
              << Type::NA2 << ' '
              << Type::NA3 << '\n';
}

// output:
// 1 2 8

如果using Scalar = typename Derived::Scalar;这行没有注释，就会报错：

main.cpp:6:11: error: invalid use of incomplete type 'class B<2>'

我知道类型（Scalar）可以作为模板参数传递给基类，但是为什么不能像变量一样使用呢？这只是语言规则吗？还是有什么逻辑上的限制让这个无法实现？

Answer 1

在A 中，B 是一个不完整的类型——编译器还没有看到B 的完整声明，所以你不能在A 的声明中使用Scalar。这是自然的限制。

在您的示例中，类型和标量之间存在差异，因为 NA 的 initialization 的实例化不是在声明时发生，而是在编译器看到 B 之后发生（并成为一个完整的类型）。

让我们更改代码并强制编译器在类声明中使用NA 值：

template <class Derived>
class A {
public:
    static constexpr int NA1 = Derived::NB1;

    std::array<int, NA1> foo();
};

现在你会得到基本相同的错误：

<source>:8:41: error: incomplete type 'B<2>' used in nested name specifier
    8 |     static constexpr int NA1 = Derived::NB1;
      |                                         ^~~

这类似于成员函数：您不能在其声明中使用 CRTP 基类型，但您可以在其主体中使用该类型：

void foo() {
    std::array<int, NA1> arr;
    // ...
}

将编译，因为实例化发生在基类已经是完整类型的位置。