CRTP 应用于模板类

Question

让我们考虑一个用于打印派生类的 CRTP 模板类 Print：

template <typename T>
struct Print {
    auto print() const -> void;
    auto self() const -> T const & {
        return static_cast<T const &>(*this);
    }

private:
    Print() {}
    ~Print() {}

    friend T;
};

因为我想基于派生类专门化打印，就像我们可以通过覆盖来做到这一点一样，所以我还没有实现该方法。

我们可以包装一个整数，例如：

class Integer :
    public Print<Integer>
{
public:
    Integer(int i) : m_i(i) {}

private:
    int m_i;

    friend Print<Integer>;
};

template <>
auto Print<Integer>::print() const -> void {
    std::cout << self().m_i << std::endl;
}

到目前为止，这有效，现在假设我想打印一个通用版本的包装器：

template <typename T>
class Wrapper :
  public Print<Wrapper<T>>
{
public:
    Wrapper(T value) : m_value(std::move(value)) {}

private:
    T m_value;

    friend Print<Wrapper<T>>;
};

如果我使用 Wrapper 的专门化来专门化我的打印方法，它会编译并工作：

template <>
auto Print<Wrapper<int>>::print() const -> void
{
  cout << self().m_value << endl;
}

但如果我想说“对于 Wrapper 的所有专业，都这样做”，它不起作用：

template <typename T>
auto Print<Wrapper<T>>::print() const -> void
{
  cout << self().m_value << endl;
}

如果我通过以下主函数运行它：

auto main(int, char**) -> int {
    auto i = Integer{5};
    i.print();

    auto wrapper = Wrapper<int>{5};
    wrapper.print();

    return 0;
}

编译器打印：

50:42: error: invalid use of incomplete type 'struct Print<Wrapper<T> >'
6:8: error: declaration of 'struct Print<Wrapper<T> >'

为什么？我怎样才能做到这一点 ？是否有可能或者我必须完全专业化我的 CRTP 课程？

Answer 1

只要你小心一点，你就可以绕道而行。

Live Demo

您的 Print 类将依赖另一个类 PrintImpl 进行打印。

#include <type_traits>

template<class...>
struct always_false : std::false_type{};

template<class T>
struct PrintImpl
{
    void operator()(const T&) const
    {
        static_assert(always_false<T>::value, "PrintImpl hasn't been specialized for T");
    }
};

您将为您的Wrapper 课程部分专门化此PrintImpl：

template<class T>
struct PrintImpl<Wrapper<T>>
{
    void operator()(const Wrapper<T>& _val) const
    {
       std::cout << _val.m_value;
    }
};

并确保Wrapper 将这个PrintImpl 声明为friend：

friend struct PrintImpl<Wrapper<T>>;

Print 类创建PrintImpl 的实例并调用operator()：

void print() const
{
    PrintImpl<T>{}(self());
}

只要在您实际实例化 Print 类的实例之前声明您的特化，这就可以工作。

---

您也可以为您的Integer 类完全专门化PrintImpl<T>::operator()，而无需编写类专业化：

class Integer :
    public Print<Integer>
{
public:
    Integer(int i) : m_i(i) {}

private:
    int m_i;

    friend PrintImpl<Integer>;
};

template <>
void PrintImpl<Integer>::operator()(const Integer&  wrapper) const {
    std::cout << wrapper.m_i << std::endl;
}