引用C++标准库:教程和手册:
目前使用模板的唯一可移植方式是使用内联函数在头文件中实现它们。
这是为什么?
(澄清:头文件不是唯一的可移植解决方案。但它们是最方便的可移植方案。)
引用C++标准库:教程和手册:
目前使用模板的唯一可移植方式是使用内联函数在头文件中实现它们。
这是为什么?
(澄清:头文件不是唯一的可移植解决方案。但它们是最方便的可移植方案。)
当前回答
单独实现的方法如下。
内部_内部.h
template <typename T>
struct Foo
{
void doSomething(T param);
};
foo.tpp文件
#include "inner_foo.h"
template <typename T>
void Foo<T>::doSomething(T param)
{
//implementation
}
小时
#include <foo.tpp>
主.cpp
#include <foo.h>
inner_fo.h具有前向声明。foo.tpp具有实现并包括inner_fo.h;而foo.h只有一行,包括foo.tpp。
编译时,将foo.h的内容复制到foo.tpp,然后将整个文件复制到foo.h,然后进行编译。这样,没有任何限制,并且命名是一致的,以换取一个额外的文件。
我这样做是因为代码的静态分析器在*.tpp中看不到类的前向声明时会中断。这在任何IDE中编写代码或使用YouCompleteMe或其他工具时都很烦人。
其他回答
实际上,在C++11之前,该标准定义了export关键字,它可以在头文件中声明模板并在其他地方实现它们。在某种程度上讲。并非如此,正如唯一实现过该功能的人所指出的:
幻影优势#1:隐藏源代码。许多用户表示,他们希望通过使用导出不再需要为类的成员/非成员函数模板和成员函数提供定义模板。这不是真的。在导出的情况下,库编写者仍然必须提供完整的模板源代码或其直接因为实例化需要完整的信息。[...]
幻影优势#2:快速构建,减少依赖性。许多用户希望导出将允许真正的分离将模板编译为目标代码,他们希望这样可以加快构建速度。这不是因为导出模板的编译确实是独立的,但与目标代码无关。相反,出口几乎总是构建速度较慢,因为至少在预链接时仍必须完成相同数量的编译工作。出口甚至不减少模板定义之间的依赖性,因为依赖性是内在的,独立于文件组织。
没有一个流行的编译器实现了这个关键字。该功能的唯一实现是由Edison Design Group编写的前端,由Comeau C++编译器使用。所有其他人都要求您在头文件中编写模板,因为编译器需要模板定义来进行适当的实例化(正如其他人已经指出的那样)。
因此,ISO C++标准委员会决定删除C++11模板的导出功能。
尽管标准C++没有这样的要求,但一些编译器要求所有函数和类模板都必须在使用的每个翻译单元中可用。实际上,对于这些编译器,模板函数的主体必须在头文件中可用。重复:这意味着这些编译器不允许在.cpp文件等非头文件中定义它们
有一个导出关键字可以缓解这个问题,但它离可移植性还很远。
模板通常用于标头中,因为编译器需要实例化不同版本的代码,这取决于为模板参数给定/推导的参数,并且(作为程序员)更容易让编译器多次重新编译同一代码,然后进行重复数据消除。请记住,模板并不直接表示代码,而是该代码的多个版本的模板。当您在.cpp文件中编译非模板函数时,您正在编译一个具体的函数/类。模板的情况并非如此,它可以用不同的类型实例化,也就是说,当用具体类型替换模板参数时,必须发出具体的代码。
export关键字有一个功能,用于单独编译。导出功能在C++11中被弃用,而且,AFAIK中只有一个编译器实现了它。你不应该利用出口。在C++或C++11中,单独编译是不可能的,但在C++17中,如果概念允许,我们可以有一些单独编译的方法。
为了实现单独的编译,必须可以进行单独的模板体检查。似乎可以用概念来解决问题。看看最近发表在标准委员会会议。我认为这不是唯一的要求,因为您仍然需要为用户代码中的模板代码实例化代码。
模板的单独编译问题我想也是迁移到模块时出现的问题,目前正在进行中。
编辑:截至2020年8月,模块已经成为C++的现实:https://en.cppreference.com/w/cpp/language/modules
这是因为需要单独编译,并且模板是实例化样式多态性。
让我们更接近具体的解释。假设我有以下文件:
小时声明类MyClass<T>的接口foo.cpp定义类MyClass<T>的实现棒.cpp使用MyClass<int>
独立编译意味着我应该能够独立于bar.cpp编译foo.cpp。编译器完全独立地在每个编译单元上完成分析、优化和代码生成的所有艰苦工作;我们不需要做整个程序分析。只有链接器需要一次处理整个程序,而且链接器的工作要简单得多。
当我编译foo.cpp时,bar.cpp甚至不需要存在,但我应该仍然能够将我已经拥有的foo.o与我刚刚制作的bar.o链接在一起,而不需要重新编译foo.cpp。foo.cpp甚至可以被编译成一个动态库,在没有foo.cpp的情况下分发到其他地方,并与他们在我编写foo.cpp多年后编写的代码链接。
“实例化样式多态性”意味着模板MyClass<T>实际上不是一个通用类,它可以编译为可用于任何T值的代码。这会增加诸如装箱之类的开销,需要将函数指针传递给分配器和构造函数等。C++模板的目的是避免编写几乎相同的类MyClass_int、类MyClass_float等,但最终仍然能够编写出编译后的代码,就像我们分别编写了每个版本一样。因此,模板实际上就是模板;类模板不是类,它是为我们遇到的每个T创建新类的方法。模板不能编译成代码,只能编译实例化模板的结果。
因此,当编译foo.cpp时,编译器无法看到bar.cpp以知道需要MyClass<int>。它可以看到模板MyClass<T>,但不能为此发出代码(它是一个模板,而不是类)。编译bar.cpp时,编译器可以看到它需要创建MyClass<int>,但它看不到模板MyClass<t>(只有foo.h中的接口),因此无法创建它。
如果foo.cpp本身使用MyClass<int>,那么编译foo.cpp时将生成该代码,因此当bar.o链接到foo.o时,它们可以连接起来并工作。我们可以使用这个事实,通过编写一个模板,在.cpp文件中实现一组有限的模板实例化。但bar.cpp无法将模板用作模板,并在它喜欢的任何类型上实例化它;它只能使用foo.cpp作者认为可以提供的模板类的预先存在的版本。
您可能会认为,在编译模板时,编译器应该“生成所有版本”,在链接过程中过滤掉从未使用过的版本。除了由于指针和数组等“类型修改器”特性,即使是内置类型也可以产生无限数量的类型,因此这种方法将面临巨大的开销和极端困难外,现在我通过添加以下内容来扩展程序时会发生什么:
巴兹卡普声明并实现类BazPrivate,并使用MyClass<BazPrivate>
除非我们
每次我们更改程序中的任何其他文件时,都必须重新编译foo.cpp,以防它添加了MyClass的新实例<T>要求baz.cpp包含(可能通过headerincludes)MyClass<T>的完整模板,以便编译器可以在编译baz.cpp期间生成MyClass<BazPrivate>。
没有人喜欢(1),因为整个程序分析编译系统需要很长时间才能编译,而且如果没有源代码,就无法分发编译后的库。所以我们有(2)。
如果问题是将.h编译为使用它的所有.cpp模块的一部分所产生的额外编译时间和二进制大小膨胀,那么在许多情况下,您可以做的是使模板类从接口的非类型依赖部分的非模板化基类下降,并且该基类可以在.cpp文件中实现。