应用于模板类的CRTP

Question

让我们考虑一个CRTP模板类打印，它用于打印派生类：

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;
};

因为我想将基于派生类的打印专门化，就像我们可以通过覆盖来完成这一任务一样，所以我还没有实现该方法。

我们可以包装Integer并这样做，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，我们假设我要打印包装器的泛型版本：

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>>;
};

如果我专门使用包装器的专门化的打印方法，它会编译并工作：

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

但是，如果我想说“对于包装器的所有专门化，请这样做”，它是行不通的：

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

如果我在以下主要函数上运行该函数：

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？我怎么能这么做？这是可能的，还是我必须使我的CRTP类完全专业化？

Answer 1

只要你小心，你就可以以一种迂回的方式做这件事。

现场演示

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PrintImpl类部分地专门化这个Wrapper：

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

并确保Wrapper将此PrintImpl声明为friend

friend struct PrintImpl<Wrapper<T>>;

Print类创建一个PrintImpl实例并调用operator()

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

只要您的专门化在实际实例化Print类实例之前声明，这就可以工作。

您还可以为您的PrintImpl<T>::operator()类完全专门化，而无需编写类专门化：

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;
}