奇怪的重复模板模式 (CRTP)、AutoLists 和 C++

Question

我有点困惑为什么奇怪重复模板模式 (CRTP) 设计模式有这么多“仇恨”，例如我正在阅读“游戏编程宝石 3”，其中有一个名为 autoLists 的设计.这使用 CRTP 创建每种类型对象的数组。

我的问题：

为什么这是一件坏事？专门针对 AutoLists 的想法，但一般来说，关于 CRTP 的答案就足够了。

我的目的是在实体组件系统中使用它，以便我可以轻松地分离每种类型的组件。

Answer 1

C++ 中的继承有两个不同的目的：

1. Mixins（添加新，一个类的插入行为，无需重复代码）。
   在这种情况下，基类本身没有什么意义——它的目的是支持新的行为，不是作为一个通用的基类。子类。

2. 多态（扩展基类中已经声明的行为）。
   在这个场景中，基类为所有子类提供了一个通用接口，yada yada。

CRTP 一般用于第一个目的，virtual 用于第二个目的。
认识到两者之间的区别并不容易，需要一些练习。

有时，您可以同时使用两者来实现相同的目标——不同之处仅在于“多态性”是静态的（在编译时）还是动态的（在运行时）。
如果您不需要运行时多态性，那么您通常会使用 CRTP，因为它通常更快，因为编译器可以在编译时看到发生了什么。

也就是说，CRTP 的使用已经足够广泛，以至于我会犹豫是否要说它有“如此多的仇恨”。

Answer 2

我在 C++、Java 和 C# 中都广泛使用了 CRTP 及其一些变体，从“同事反馈”中我可以告诉你一件事：很多人根本不理解它，并自动对“这么复杂的废话”。

在有人使用它几次之前，人们真的很难看到它的好处——就像他们看到的任何其他“复杂”“新”机制一样。

确实，有时它会被用在错误的地方，而且在使用时必须格外注意细节 - 但这是任何重要工具的生命。就像多重继承一样——很多人讨厌它。但是你怎么能讨厌锤子呢？没有什么可恨的，只要在真正有益的地方正确使用它，而不仅仅是因为你可以。

首先，重新考虑是否真的需要使用它。模板基类真的需要知道确切的派生类型吗？虚拟会员还不够吗？没有它你能逃脱吗？你的情况有什么好处？它会使“更高级别的代码”更短、更易读、更明显或更可扩展或更不容易出错吗？

在很多情况下，你会发现基类不需要知道确切的派生类型，你可以用更多的几个虚方法来代替它。但这可能会使整体代码对更多用户来说更加复杂。另一方面，使用 CRTP，最终机制更 .. '自动'，这有时实际上是无益的。

在实体类的情况下，CRTP 的某些变体通常有一个原因：如果您的基础公开了一些返回“相似”对象的实用方法，您通常希望这些方法返回精炼的“MyObject*”而不是“ObjectBase*” ，没有它就很难实现。但是，真正的问题是：这些方法真的应该在实体的基类中，而不是在“工厂”、“经理”或“存储上下文”中吗？

Answer 3

CRTP 对 CRTP 类的使用引入了编译器无法检查的限制，即它可能不是类型安全的。 以以下为例。

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
    virtual ~Base() {}
    virtual Base *copy() = 0;
    virtual void SayHello() = 0;
};

template <typename Derived>
class BaseCopy: public Base {
public:
    virtual Base *copy()
    {
        return new Derived(static_cast<Derived const&>(*this));
    }
};

如果基类的用户不知道限制使用并声明

class Bar: public BaseCopy<Bar> { public: void SayHello(void) { cout << "Hello, I am Bar\n";} };
class Foo: public BaseCopy<Bar> { public: void SayHello(void) { cout << "Hello, I am Foo\n";} };

int main(void)
{
    Foo *foo = new Foo;
    Base *foo2 = foo->copy(); // What is foo2?
    foo->SayHello();
    foo2->SayHello();
    delete foo2;
    delete foo;

    return 0;
}

用例如编译这个。 g++

g++ -Wall -g main.cpp -o CRTP-test.exe

将毫无问题地编译，但调用 foo->copy(); 将调用未定义的行为，因为结果将是从 Foo 构造的 Bar。

//jk