CRTP：静态接口与零开销扩展点

1. 1MHz inner loop 里的 vtable 税

点云滤波链每点一次虚函数，perf 里虚表间接跳转占可见比例——Release 下更难内联，整条 pipeline 被一次间接调用拖住。CRTP 把多态静态化：编译期知道派生类型，实现函数可内联进热点循环。代价是类型在编译期固定，不能运行时换实现；别把 CRTP 当运维热插拔方案，那是虚函数工厂的职责。若算法族在出厂时已固定、现场不需要换滤波器，CRTP 是合理的零开销抽象；若产品要求插件化换算法，边界仍须虚接口或 C ABI。

2. 基本形态与构造陷阱

cpp

template <typename Derived>
struct FilterBase {
  void apply(std::span<float> z) {
    static_cast<Derived*>(this)->apply_impl(z);
  }
};

struct VoxelDownsample : FilterBase<VoxelDownsample> {
  void apply_impl(std::span<float> z) { /* inline-friendly */ }
};

基类构造函数里若调用派生类方法，向下转型有效但派生成员尚未初始化——基类构造阶段不要派发。CRTP 基类别放虚析构——没有虚表；若 pipeline 需多态销毁，边界仍用智能指针包一层虚接口。误在基类析构期待虚函数行为，逻辑错且无编译器提醒，这类 bug 只在特定析构顺序下暴露。

3. 适用边界

适合算法族固定、编译期选型、机载已知 pipeline、头文件内算法链内部链接。不适合跨动态库插件边界——实现必须在宿主编译可见的头文件里，否则无法实例化派生类。pipeline 内部用 CRTP 链接；边界 export 虚工厂给插件。与类型擦除分界：CRTP 用于 onboard 已知链；插件边界仍 C ABI 或虚接口。概念约束可约束实现函数签名，错误信息比 SFINAE 模板墙可读。

4. 代价：二进制与编译防火墙

每个派生类实例化一份基类代码——二进制体积涨。改一个体素滤波实现全量重编；CRTP 实现必须在头文件，没有编译防火墙，改一行模板全树重编。运行时换滤波器走 factory 加虚函数；编译期固定链用类型组合 typedef。多重 CRTP 注意菱形继承——通常用 mixin 模板而非多重 CRTP 基类。实例化次数要可控，十个派生各一份大模板可能拖垮 I-cache。

5. 与虚函数多态的取舍

虚函数多态每次调用一次虚表间接，在一兆赫兹点云内层循环里可能可见。CRTP 换的是编译期已知类型加内联整条调用链。若不需要运行时插件替换，CRTP 是零开销抽象；若需要动态库热插拔，CRTP 不能跨 DSO——消费方看不到模板实现。常见分层：内部 CRTP 链拼 pipeline，最外层虚指针给配置与生命周期管理。

6. 失败症状

在插件动态库里继承 CRTP 基类会链接失败或行为未定义。二进制体积涨后 I-cache 压力上升。debug 构建可 typedef 链验证类型闭合；release 对比虚函数版 p99 延迟，确认收益大于体积成本。误把 CRTP 当继承用，在基类析构调「多态」行为——没有虚表，逻辑错。

7. 案例：滤波链改 CRTP 后编译时间翻倍

某点云栈把五级滤波全改成 CRTP，热点从虚表间接降到可内联，单帧 decode 降百分之八，但改一行体素参数全仓库重编四十分钟，迭代节奏被拖死。最后保留内部三级 CRTP、边界一级虚接口，编译时间与性能折中。教训：CRTP 的收益在 hot loop，代价在编译防火墙——团队要接受「改算法 = 全量编」或拆成独立静态库模块。

8. 验收

反汇编对比 CRTP 与虚函数实例化次数与 call 指令。
同 bag slice benchmark：标量 vs CRTP vs 虚函数，p99 与 cycles。
插件动态库不继承 CRTP 基类——code review grep 违规。
改派生类后全量编译时间可接受，或已模块化隔离。

CRTP 是零开销抽象的一种——灵活性换速度，hot loop 内用，运维热插拔点仍虚函数包一层。