策略模式与CRTP静态多态之间有什么区别？

Question

我想要一个可以有多种可能实现的接口，并且可以在编译时进行选择。我看到CRTP是实现这一目标的首选习惯用语。为什么会是这样？另一种替代方案是策略模式，但是我在任何地方都没有看到提及这种技术：

template <class Impl>
class StrategyInterface
{
public:
    void Interface() { impl.Implementation(); }
    void BrokenInterface() { impl.BrokenImplementation(); }

private:
    Impl impl;
};

class StrategyImplementation
{
public:
    void Implementation() {}
};

template <class Impl>
class CrtpInterface
{
public:
    void Interface() { static_cast<Impl*>(this)->Implementation(); }
    void BrokenInterface() { static_cast<Impl*>(this)->BrokenImplementation(); }
};

class CrtpImplementation : public CrtpInterface<CrtpImplementation>
{
public:
    void Implementation() {}
};

StrategyInterface<StrategyImplementation> str;
CrtpImplementation crtp;

BrokenInterface在这两种情况下都不会被编译器捕获，除非我实际尝试使用它。对我来说，策略模式似乎更好，因为它避免了丑陋的 static_cast ，并且它使用组合而不是继承。除了CRTP之外，还有其他任何CRTP允许但策略模式不允许的吗？为什么CRTP被主要使用？

- Dan Nestor

---

在C++11中，我可能会使用C cast，例如((Impl*)this)->Implementation()，因为它允许您将CRTP类用作私有基类。 - Simple

你确定吗？我刚试了一下，它没起作用。 - Dan Nestor

这就是我的意思。根据CRTP基类的用例，您可能需要或不需要将基类中的函数公开。 - Simple

reinterpret_cast 不会应用基类到派生类的指针偏移量。C++11 有特殊措辞，使得 C 式转换执行 static_cast，但忽略可访问性。你有一个使用 static_cast 的例子吗？ - Simple

在CRTP中，将static_cast<Impl*>(this)替换为self()，并编写Impl* self() { return static_cast<Impl*>(this); }和Impl const* self() const { return static_cast<Impl*>(this); }。还要在self()方法中添加一些static_assert来断言Impl是子类。 - Yakk - Adam Nevraumont

Answer 1

通常情况下，策略模式的实现与您的CRTP实现完全相同。基类定义了某种算法，放弃一些在派生类中实现的部分。

因此，CRTP实现了策略模式。您的StrategyInterface仅委托详细实现，并不是策略模式的实现。

尽管您的两个实现都可以达到相同的效果，但我更喜欢CRTP，因为它可以利用可能的空基类优化。

- Torsten Robitzki

---

实际上，Strategy示例直接来自GoF书籍。不过我认为你说得对，这两个示例实际上以不同的方式实现了策略模式。 - Dan Nestor

所以如果我理解正确，唯一的区别就是我的策略示例将产生更大的对象大小？ - Dan Nestor

不，OP在CRTP实现中没有错过继承。由于您似乎不理解CRTP，因此您可能不应该回答这个问题。 - Yakk - Adam Nevraumont

在我的代码中，Derived 是 CrtpImplementation，而 Base 则是 CrtpInterface。 - Dan Nestor

啊，我明白了；抱歉我错过了那个。 - Torsten Robitzki

Answer 2

除了静态多态性外，CRTP 还提供了覆盖基类函数的能力，因为它使用继承机制。

template <class Impl>
class BaseInterface
{
    void genericFunc() { some implementation; } 
}

如果使用CRTP，派生类可以选择将genericFunc（）覆盖为“特殊”实现，以防genericFunc（）不适合。策略模式将无法提供普通继承带来的功能。

策略模式的一个优点是，如果BasedInterface需要在Impl中使用依赖类型，则比CRTP要容易得多。

template <class Impl>
class BaseInterface
{
    using SomeDerivedType = typename Impl::SomeType; 
}

- hefeicoder