Fluent C++：CRTP实现助手

原文

在CRTP系列的最后一节中，让我们看一下一种实现，它使编写CRTP类变得更加容易。

摆脱static_cast

在CRTP基类中重复编写static_casts很快变得很麻烦，因为这并没有给代码增加太多含义：

template 
struct NumericalFunctions
{
    void scale(double multiplicator)
    {
        T& underlying = static_cast(*this);
        underlying.setValue(underlying.getValue() * multiplicator);
    }
    ...
};

排除这些static_casts会很好。 这可以通过将基础类型转换到更高的层次结构层次来实现：

template 
struct crtp
{
    T& underlying() { return static_cast(*this); }
    T const& underlying() const { return static_cast(*this); }
};

另外，它还处理了我们还没有提到的底层对象是const的情况。

可以通过以下方式使用此助手：

template 
struct NumericalFunctions : crtp
{
    void scale(double multiplicator)
    {
        this->underlying().setValue(this->underlying().getValue() * multiplicator);
    }
    ...
};

注意，static_cast消失了，出现了this->。 没有它，代码将无法编译。 确实，编译器不确定underlying是在哪里声明的。 即使在模板类crtp中声明了，从理论上讲，也无法保证该模板类不会针对特定类型重写和特化，可能不会暴露underlying方法。 因此，C ++中会忽略模板基类中的名称。

使用this->是将它们包含在函数作用域内的一种方法。 还有其他方法可以做到，尽管可以说它们并不适合这种情况。 无论如何，你都可以在Effective C ++的43条中阅读有关此主题的所有信息。

无论如何，上面的代码使你不必编写static_casts，当static_casts有很多的时候，它们会变得非常繁琐。

如果你仅通过CRTP类添加一项功能，那么所有这些方法均有效，但如果要加更多功能，它就不好使了。

使用CRTP添加更多功能

为了便于说明，我们将CRTP类分为两类：一类用于缩放，另一类用于对值进行平方：

template 
struct Scale : crtp
{
    void scale(double multiplicator)
    {
        this->underlying().setValue(this->underlying().getValue() * multiplicator);
    }
};

template 
struct Square : crtp
{
    void square()
    {
        this->underlying().setValue(this->underlying().getValue() * this->underlying().getValue());
    }
};

然后把这两个功能加到Sensitivity类中：

class Sensitivity : public Scale, public Square
{
public:
    double getValue() const { return value_; }
    void setValue(double value) { value_ = value; }

private:
    double value_;
};

乍一看似乎可以，但是只要我们调用任一基类的方法，它就不会成功编译！

error: 'crtp' is an ambiguous base of 'Sensitivity'

这是因为我们这里是一个菱形继承：

image.png

我最初尝试使用虚继承来解决此问题，但很快就放弃了，因为我没有找到如何简单地做到这一点并且不会影响crtp类使用处的方法。如果您有任何建议，请讲出来！

另一种方法是通过使每个功能（缩放，平方）都从其自己的crtp类继承，从而避开菱形继承（听起来是个好主意）。这可以通过…CRTP来实现！

实际上，我们可以向crtp类中添加一个与基类相对应的模板参数。 请注意，添加了crtpType模板参数。

template  class crtpType>
struct crtp
{
    T& underlying() { return static_cast(*this); }
    T const& underlying() const { return static_cast(*this); }
private:
    crtp(){}
    friend crtpType;
};

请注意，template参数不仅是类型名，而且是template 类。 这仅表示参数不仅是类型，而且是模板本身，以其名称被忽略的类型为模板。 例如，crtpType可以是Scale。

此参数仅在区分类型时使用，并且在crtp的实现中不使用该参数（友元声明中的技术检查除外）。 这种未使用的模板参数称为“幻像类型”（或更准确地说，我们可以将其称为“幻像模板”）。

现在，类层次结构如下所示：

image.png

我们可以继续下去了。

CRTP上的CRTP。 模板真有趣。