Curiously Recurring Template Pattern (CRTP) はどのようにして C で静的多態性を実現しますか?

CRTP による実行時ポリモーフィズムの回避

C では、仮想メンバー関数を使用すると、実行時に追加のオーバーヘッドが発生します。 CRTP (Curiously Recurring Template Pattern) は、多態性を維持しながらこのオーバーヘッドを回避するための代替アプローチを提供します。

この目標を達成するために CRTP を採用するには 2 つの方法があります。

静的型の特殊化

最初の方法では、型の構造に対してインターフェイスを静的に定義します。これは、仮想メンバー関数を使用して基本テンプレート クラスを作成することによって実現されます。派生クラスは、このテンプレート クラスをインスタンス化し、仮想メンバー関数を実装できます。

<code class="cpp">template <class Derived>
struct Base {
  virtual void foo() {}
};

struct MyType : Base<MyType> {
  void foo() override;
};

struct YourType : Base<YourType> {
  void foo() override;
};</code>

コンパイル時の型推定による静的ディスパッチ

2 番目のメソッドは、使用を回避します。ベースへの参照またはベースへのポインタのイディオム。代わりに、実行時に型を推定するテンプレート関数を通じて、コンパイル時に配線が確立されます。

<code class="cpp">template <class T>
void bar(Base<T>& obj) {
  obj.foo();
}</code>

このメソッドを使用すると、Base の派生クラスのみを bar に渡すことができます。これにより、静的なディスパッチが可能になり、仮想メンバー関数に関連するオーバーヘッドが排除されます。

<code class="cpp">bar(MyType()); // Calls MyType::foo()
bar(YourType()); // Calls YourType::foo()</code>

結論として、CRTP は C で静的なポリモーフィズムを実現するための強力なメカニズムを提供します。インターフェイスを型構造に特化するか、コンパイル時の型推論を介して静的ディスパッチを実行することにより、開発者はポリモーフィズムの柔軟性を維持しながら、仮想メンバー関数の実行時のオーバーヘッドを回避できます。

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