CRTP 避免虚拟成员函数开销

Question

在CRTP以避免动态多态性中，提出了以下解决方案来避免开销虚拟成员函数并强加一个特定的接口：

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，因为它继承了一个定义（代码可以在不定义 my_type::foo 的情况下编译良好）。事实上，如果提供了函数，则在使用派生类时将不会调用基函数。

所以问题是，以下代码替换是否可以接受（并且标准？）：

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，这种模式的要点是，您可以简单地将参数传递为 template碱基& 并且您的接口由 base 中的（非虚拟）函数定义。如果您没有要定义的接口（正如您在问题的第二部分中所建议的那样），那么首先就不需要任何这些。

请注意，您并不是像纯虚函数那样“强加”一个接口，而是提供一个接口。由于一切都在编译时解决，因此“强加”并不是一个强烈的要求。

Answer 2

在替换代码中，您无法在 base 上“多态”调用 foo。

Answer 3

然而，派生类似乎不需要定义来编译，因为它继承了定义（代码可以在不定义 my_type::foo 的情况下正常编译）。

C++ 是懒惰的：如果您实际上不使用它，它不会尝试创建 base::foo() 。
但是，如果您尝试使用它，那么它将被创建，如果失败，则会出现编译错误。
但就你而言， 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();
}

将编译得很好。当编译器出现
static_cast(this)->foo()，它会尝试查找 my_type 中可访问的 foo()。有一个：它称为 base::foo()，它是从公共继承的类中公开的。所以 base::foo() 调用 base::foo()，并且您会得到无限递归。

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...

这样做，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，我不确定这在 GCC 以外的编译器中如何工作，仅通过测试海湾合作委员会。