C++ 奇异递归模板模式(CRTP)

假设您有一组容器，都支持begin()和的功能end()。标准库对容器的要求需要更多功能。我们可以设计一个CRTP基类，该基类仅基于begin()和提供此功能end()：

#include <iterator>
template <typename Sub>
class Container {
  private:
    // self()产生对派生类型的引用
    Sub& self() { return *static_cast<Sub*>(this); }
    Sub const& self() const { return *static_cast<Sub const*>(this); }

  public:
    decltype(auto) front() {
      return *self().begin();
    }

    decltype(auto) back() {
      return *std::prev(self().end());
    }

    decltype(auto) size() const {
      return std::distance(self().begin(), self().end());
    }

    decltype(auto) operator[](std::size_t i) {
      return *std::next(self().begin(), i);
    }
};

上述类提供的功能front()，back()，size()，和operator[]用于提供任何亚类begin()和end()。一个示例子类是一个简单的动态分配数组：

#include <memory>
// 动态分配的数组
template <typename T>
class DynArray : public Container<DynArray<T>> {
  public:
    using Base = Container<DynArray<T>>;

    DynArray(std::size_t size)
      : size_{size},
      data_{std::make_unique<T[]>(size_)}
    { }

    T* begin() { return data_.get(); }
    const T* begin() const { return data_.get(); }
    T* end() { return data_.get() + size_; }
    const T* end() const { return data_.get() + size_; }

  private:
    std::size_t size_;
    std::unique_ptr<T[]> data_;
};

DynArray该类的用户可以轻松地使用CRTP基类提供的接口，如下所示：

DynArray<int> arr(10);
arr.front() = 2;
arr[2] = 5;
assert(arr.size() == 10);

有用性：这种模式特别避免了在运行时调用虚拟函数，因为虚拟函数会遍历继承层次结构，而仅依赖于静态强制转换：

DynArray<int> arr(10);
DynArray<int>::Base & base = arr;
base.begin(); // 没有虚拟电话

begin()基类中函数内部唯一的静态转换Container<DynArray<int>>允许编译器极大地优化代码，并且在运行时不进行虚拟表查找。

局限性：因为基类是模板化的，并且对于两个不同的DynArrays是不同的，所以不可能将指向其基类的指针存储在类型均一的数组中，因为通常情况下，普通继承可以做到，即基类不依赖于派生类型：

class A {};
class B: public A{};

A* a = new B;