CRTP 避免虚拟成员函数开销

Question

在CRTP to avoid dynamic polymorphism中，为了避免虚成员函数的开销，强加特定的接口，提出了如下方案：

template <class Derived>
struct base {
  void foo() {
    static_cast<Derived *>(this)->foo();
  };
};

struct my_type : base<my_type> {
  void foo() {}; // required to compile. < Don't see why
};

struct your_type : base<your_type> {
  void foo() {}; // required to compile. < Don't see why
};

然而，派生类似乎不需要定义来编译，因为它继承了一个（代码编译良好，无需定义 my_type::foo）。实际上如果提供了一个函数，那么在使用派生类的时候就不会调用基函数了。

所以问题是，以下代码替换是否可以接受（和标准？）：

template <class Derived>
struct base {
  void foo() {
    // Generate a meaningful error if called
    (void)sizeof( Derived::foo_IS_MISSING );
  };
};

struct my_type : base<my_type> {
  void foo() {}; // required to compile.
};

struct your_type : base<your_type> {
  void foo() {}; // required to compile.
};

int main() {
  my_type my_obj;
  my_obj.foo(); // will fail if foo missing in derived class
}

Answer 1

据我了解，这种模式的全部意义在于，您可以简单地将参数传递为template <typename T> base<T> &，并且您的接口由base<T> 中的（非虚拟）函数定义。如果您没有要定义的界面（正如您在问题的第二部分中建议的那样），那么首先就不需要任何这些。

请注意，您不是像纯虚函数那样“强加”一个接口，而是提供一个接口。由于一切都是在编译时解决的，因此“强加”并不是那么强烈的要求。

Answer 2

在您的替换代码中，您不能在 base<T> 上“多态地”调用 foo。

Answer 3

然而，派生类似乎不需要定义来编译，因为它继承了一个（代码编译良好而无需定义一个 my_type::foo）。

C++ 是惰性的：如果你不实际使用它，它不会尝试生成 base::foo()。 但是如果你尝试使用它，它就会被创建，如果失败，编译错误就会出现。 但是在您的情况下， base::foo() 可以很好地实例化：

template <class Derived>
struct base {
  void foo() {
    static_cast<Derived *>(this)->foo();
  };
};

struct my_type : base<my_type> {};

void func() {
    my_type m;
    static_cast<base<my_type>& >(m).foo();
}

会编译得很好。当编译器出现 static_cast(this)->foo()，它将尝试找到一个在 my_type 中可访问的 foo()。还有一个：它叫做 base::foo()，它是从一个公共继承的类中公开的。所以 base::foo() 调用 base::foo()，你得到一个无限递归。

Answer 4

不，想象一下以下情况：

template <typename T>
void bar(base<T> obj) {
   obj.foo();
}

base<my_type> my_obj;
bar(my_obj);

将调用 Base 的 foo 而不是 my_type 的...

执行此操作，您将收到错误消息：

template <class Derived>
struct base {
  void foo() {
    sizeof(Derived::foo);
    static_cast<Derived *>(this)->foo();
  };
};

但我必须承认，我不确定这将如何在 GCC 以外的编译器中工作，仅使用 GCC 进行测试。