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

这里有很多正确的答案,但我想补充一下(为了完整):

如果在实现cpp文件的底部,对模板将使用的所有类型进行显式实例化,链接器将能够像往常一样找到它们。

编辑:添加显式模板实例化示例。在定义模板并定义所有成员函数后使用。

template class vector<int>;

这将实例化(从而使链接器可用)类及其所有成员函数(仅限)。类似的语法适用于函数模板,因此如果您有非成员运算符重载,则可能需要对这些重载执行相同的操作。

上面的例子是非常无用的,因为vector是在头文件中完全定义的,除非公共include文件(预编译头文件?)使用外部模板类vector<int>,以防止它在所有其他使用vector的(1000?)文件中实例化。

其他回答

这里有很多正确的答案,但我想补充一下(为了完整):

如果在实现cpp文件的底部,对模板将使用的所有类型进行显式实例化,链接器将能够像往常一样找到它们。

编辑:添加显式模板实例化示例。在定义模板并定义所有成员函数后使用。

template class vector<int>;

这将实例化(从而使链接器可用)类及其所有成员函数(仅限)。类似的语法适用于函数模板,因此如果您有非成员运算符重载,则可能需要对这些重载执行相同的操作。

上面的例子是非常无用的,因为vector是在头文件中完全定义的,除非公共include文件(预编译头文件?)使用外部模板类vector<int>,以防止它在所有其他使用vector的(1000?)文件中实例化。

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。

尽管上面有很多很好的解释,但我缺少一种将模板分离为页眉和正文的实用方法。

我主要担心的是,当我更改其定义时,避免重新编译所有模板用户。

对我来说,在模板主体中包含所有模板实例不是一个可行的解决方案,因为模板作者可能不知道其使用情况,模板用户可能无权修改它。

我采用了以下方法,这也适用于较旧的编译器(gcc 4.3.4,aCC A.03.13)。

对于每个模板的使用,在其自己的头文件(从UML模型生成)中都有一个typedef。它的主体包含实例化(最终在一个库中,该库在末尾链接)。

模板的每个用户都包含该头文件并使用typedef。

示意图示例:

MyTemplate.h:

#ifndef MyTemplate_h
#define MyTemplate_h 1

template <class T>
class MyTemplate
{
public:
  MyTemplate(const T& rt);
  void dump();
  T t;
};

#endif

我的模板.cpp:

#include "MyTemplate.h"
#include <iostream>

template <class T>
MyTemplate<T>::MyTemplate(const T& rt)
: t(rt)
{
}

template <class T>
void MyTemplate<T>::dump()
{
  cerr << t << endl;
}

MyInstantiatedTemplate.h:

#ifndef MyInstantiatedTemplate_h
#define MyInstantiatedTemplate_h 1
#include "MyTemplate.h"

typedef MyTemplate< int > MyInstantiatedTemplate;

#endif

我的实例化模板.cpp:

#include "MyTemplate.cpp"

template class MyTemplate< int >;

main.cpp:

#include "MyInstantiatedTemplate.h"

int main()
{
  MyInstantiatedTemplate m(100);
  m.dump();
  return 0;
}

这样,只需要重新编译模板实例,而不是所有模板用户(和依赖项)。

这意味着定义模板类的方法实现的最可移植的方式是在模板类定义中定义它们。

template < typename ... >
class MyClass
{

    int myMethod()
    {
       // Not just declaration. Add method implementation here
    }
};

我建议看看这个gcc页面,它讨论了模板实例化的“cfront”和“borland”模型之间的权衡。

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.6.4/gcc/Template-Instantiation.html

“borland”模型符合作者的建议,提供完整的模板定义,并多次编译。

它包含关于使用手动和自动模板实例化的明确建议。例如,“-repo”选项可用于收集需要实例化的模板。或者另一个选项是使用“-fno隐式模板”禁用自动模板实例化,以强制手动模板实例化。

根据我的经验,我依赖于为每个编译单元实例化的C++标准库和Boost模板(使用模板库)。对于我的大型模板类,我为所需的类型进行了一次手动模板实例化。

这是我的方法,因为我提供的是一个工作程序,而不是用于其他程序的模板库。这本书的作者Josuttis在模板库方面做了大量工作。

如果我真的担心速度,我想我会探索使用预编译头https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Precompiled-Headers.html

这在许多编译器中得到了支持。然而,我认为使用模板头文件时,预编译头文件会很困难。