CRTP 特征仅适用于模板派生类

Posted 2023-04-13

【中文标题】CRTP 特征仅适用于模板派生类

【英文标题】：CRTP traits only working with templated derived class

【发布时间】：2019-03-20 10:27:12

【问题描述】：

我看到了一个在 CRTP 模式的基类中使用派生类型特征的习惯用法，如下所示：

template<typename Derived>
struct traits;

template<typename Derived>
struct Base 
    using size_type = typename traits<Derived>::size_type;
;

template <typename T>
struct Derived1 : Base<Derived1<T>>
    using size_type = size_t;
    void print() std::cout << "Derived1" << std::endl; 
;

template <typename T>
struct traits<Derived1<T>> 
    using size_type = size_t;
;

int main()

    using T = float;
    Derived1<T> d1;
    d1.print();

我的理解是，这个成语的目的是为了延迟Base类的size_type的实例化。我感到困惑的是，这种模式似乎只有在派生类本身是模板化的情况下才有效。例如，如果我们将代码更改为：

template<typename Derived>
struct traits;

template<typename Derived>
struct Base 
    using size_type = typename traits<Derived>::size_type;
;

struct Derived1 : Base<Derived1>
    using size_type = size_t;
    void print() std::cout << "Derived1" << std::endl; 
;

template <>
struct traits<Derived1> 
    using size_type = size_t;
;

int main()

    Derived1 d1;
    d1.print();

然后我们得到错误

prog.cc: In instantiation of 'struct Base<Derived1>':
prog.cc:21:19:   required from here
prog.cc:18:58: error: invalid use of incomplete type 'struct traits<Derived1>'
     using size_type = typename traits<Derived>::size_type;
                                                          ^
prog.cc:14:8: note: declaration of 'struct traits<Derived1>'
 struct traits;
        ^~~~~~
prog.cc: In function 'int main()':
prog.cc:33:9: error: 'Derived1' is not a template
         Derived1<float> d1;

谁能给我一个解释，说明为什么模板化的派生类可以编译，但非模板化的类不能？

【问题讨论】：

"我的理解是这个成语的目的是延迟 Base 类的 size_type 的实例化" 不，CRTP 的目的是将信息注入到一个类中，例如编译时多态可用。我相信你试图做的是滥用 CRTP。您正处于实例化时间模板的副作用中，与 CRTP 完全无关。

【参考方案1】：

您看到的问题与 CRTP 无关。

这是标准提到的内容。

如果在实例化点 (13.7.4.1) 已声明类模板但未定义类模板， 实例化产生一个不完整的类类型（6.7）。 [示例：

template<class T> class X; X<char> ch; // error: incomplete type
X<char>

您的traits 仅在Base<Derived> 的实例化点被声明，因此根据标准（参见上面从标准中提取的内容），struct traits<Derived> 产生一个不完整的类型。

您应该重新排序代码，以便在 Base<Derived> 被实例化时看到 traits<Derived> 特化。

【参考方案2】：

您看到的编译错误与 CRTP 无关，它只是一些依赖项的混杂。

在没有模板的代码中，您的“Base”结构需要专门的“traits”结构的定义，但它只在之后出现，因此它尝试使用它在上面的声明中看到的不完整类型。

要使代码正常工作，您需要在 Base 声明之前具有“特征”特化，这需要您还添加 Derived 1 的声明，这是一个编译代码：

class Derived1;

template<typename Derived>
struct traits;

template <>
struct traits<Derived1> 
    using size_type = size_t;
;

template<typename Derived>
struct Base 
    using size_type = typename traits<Derived>::size_type;
;

struct Derived1 : Base<Derived1>
    using size_type = size_t;
    void print() std::cout << "Derived1" << std::endl; 
;


int main()

    Derived1 d1;
    d1.print();