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

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。

其他回答

注意:没有必要将实现放在头文件中,请参阅答案末尾的替代解决方案。

无论如何,代码失败的原因是,在实例化模板时,编译器使用给定的模板参数创建一个新类。例如:

template<typename T>
struct Foo
{
    T bar;
    void doSomething(T param) {/* do stuff using T */}
};

// somewhere in a .cpp
Foo<int> f; 

当读取这一行时,编译器将创建一个新类(让我们称之为FooInt),这相当于以下内容:

struct FooInt
{
    int bar;
    void doSomething(int param) {/* do stuff using int */}
}

因此,编译器需要访问方法的实现,以使用模板参数(在本例中为int)实例化它们。如果这些实现不在标头中,那么它们将无法访问,因此编译器将无法实例化模板。

对此的常见解决方案是在头文件中写入模板声明,然后在实现文件(例如.tpp)中实现类,并在头的末尾包含该实现文件。

食品h

template <typename T>
struct Foo
{
    void doSomething(T param);
};

#include "Foo.tpp"

食品.tpp

template <typename T>
void Foo<T>::doSomething(T param)
{
    //implementation
}

这样,实现仍然与声明分离,但编译器可以访问。

替代解决方案

另一个解决方案是保持实现分离,并显式实例化您需要的所有模板实例:

食品h

// no implementation
template <typename T> struct Foo { ... };

食品.cpp

// implementation of Foo's methods

// explicit instantiations
template class Foo<int>;
template class Foo<float>;
// You will only be able to use Foo with int or float

如果我的解释不够清楚,你可以看看这个主题的C++超级常见问题解答。

在头文件中编写声明和定义是一个好主意的另一个原因是为了可读性。假设Utility.h中有这样一个模板函数:

template <class T>
T min(T const& one, T const& theOther);

在Utility.cpp中:

#include "Utility.h"
template <class T>
T min(T const& one, T const& other)
{
    return one < other ? one : other;
}

这需要这里的每个T类实现小于运算符(<)。当您比较两个尚未实现“<”的类实例时,它将抛出编译器错误。

因此,如果将模板声明和定义分开,则无法仅读取头文件来查看此模板的输入和输出,以便在自己的类上使用此API,尽管在这种情况下编译器会告诉您需要重写哪个运算符。

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。

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。

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
    }
};