C++模板能否实现编译时多态？如何让派生类返回对应TypePrinter

考虑以下代码片段：

#include <iostream>
#include <typeinfo>


template<typename T>
class TypePrinter{
    public:
    void print_type() {
        std::cout << typeid(T).name() << std::endl;
    }
}; // end class TypePrinter


class Base{
    public:
    TypePrinter<Base> createTypePrinter(){ // TODO replace "Base" with the class of the instance.
        return TypePrinter<Base>();
    }
}; // end Base

class Derived: public Base{
};

int main() {
    // Create a derived instance and try to create a TypePrinter for it
    Derived d;
    auto tp = d.createTypePrinter();
    tp.print_type(); // prints "4Base".
    return 0;
} // end main

在上述示例中，定义了：

• 一个带有类型模板参数的类（TypePrinter）
• 另一个使用自身类型作为参数实例化它的类（Base）

如何重写上述代码，使得继承的derived_instance.createTypePrinter()方法能够创建TypePrinter<Derived>而非TypePrinter<Base>？换句话说，需要进行哪些修改才能让d.createTypePrinter().print_type()输出“Derived”？

可以使用**奇异递归模板模式（CRTP）**来实现需求，具体修改步骤如下：

1. 将Base改为模板类，模板参数指定为派生类的类型：

template<typename DerivedType>
class Base{
    public:
    TypePrinter<DerivedType> createTypePrinter(){
        return TypePrinter<DerivedType>();
    }
};

2. 让Derived继承Base时，将自身作为模板参数传入：

class Derived: public Base<Derived>{
};

修改后的完整代码如下：

#include <iostream>
#include <typeinfo>


template<typename T>
class TypePrinter{
    public:
    void print_type() {
        std::cout << typeid(T).name() << std::endl;
    }
}; // end class TypePrinter


template<typename DerivedType>
class Base{
    public:
    TypePrinter<DerivedType> createTypePrinter(){
        return TypePrinter<DerivedType>();
    }
}; // end Base

class Derived: public Base<Derived>{
};

int main() {
    Derived d;
    auto tp = d.createTypePrinter();
    tp.print_type(); // 现在会输出对应Derived的类型名（不同编译器格式可能有差异，比如GCC可能输出"7Derived"）
    return 0;
} // end main

原理说明 #

这种写法叫奇异递归模板模式（CRTP），核心就是让派生类继承一个以自己为模板参数的基类。这样基类在编译阶段就能获取到派生类的具体类型，createTypePrinter方法自然就能返回对应派生类的TypePrinter实例，从而打印出正确的类型名称。

需要注意的是，typeid(T).name()的输出格式依赖于编译器，不同编译器可能会输出带长度前缀的类型名，但都会正确识别出Derived类型。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者NullPointerException