用于实例化模板代码的显式习惯用法 - 不包括其源代码

Posted 2023-02-22

【中文标题】用于实例化模板代码的显式习惯用法 - 不包括其源代码

【英文标题】：An explicit idiom for instantiating templated code - without including its source

【发布时间】：2013-11-16 14:37:25

【问题描述】：

在 C 和 C++ 中，函数、ADT 和类的一个非常常见的编码模式是：

带有（类函数的）声明的头 .h 文件。 包含实际代码的实现 .cpp 文件。

这些被编译成一个单独的对象（共享与否）。其他代码，使用声明的实体（我们称之为“foo”），包括 foo.h 文件，单独编译，然后链接到 foo.o。

但是，对于模板化的 foo，这是不可能的：如果不指定所需的实例化类型，foo.o 是无用的。每个人似乎都在做的是将实现代码（通常是 foo.cpp）包含在与用户代码相同的翻译单元中。

我希望能够避免这种情况，使用一些不需要包括 foo.cpp 的机制。理想情况下，这应该有效：

main.cpp:

#include "foo.h"
int main() 
    foo<int>();

foo.h:

template<typename T> void foo();

foo.cpp:

template<typename T> void foo() 
    // implementation here

为此，我想我需要某种巧妙的习语，可能涉及我的构建机制，而不仅仅是源文件和头文件，因此我不需要包含实现代码，只需包含头文件。我在想可能是实现文件的一些内容，包括一些自动生成的标题，例如

template foo<int>();

这将解析它们缺少的实例的目标文件（即两次编译传递），或者可能解析源文件（调整编译器？启用一些辅助输出？）；你能推荐这样一个成语吗？还是我没有考虑过的另一种选择？

注意：当然，重点是 foo 模块（foo.h、foo.cpp）的代码并不“知道”需要哪些实例化，例如不知道main()会用foo<int>()还是foo<unsigned char>()。

【问题讨论】：

C++ 标准曾经有一个特性（我认为 export 关键字是为此保留的），但 AFAIK 唯一或多或少正确支持此特性的编译器是 SGI 的 C++ 编译器。此功能后来被删除。

@Axel - EDG（爱迪生设计集团）实施了export，然后建议将其从语言中删除。

那么SGI编译器有EDG的前端吗？因为我记得使用它（一定是在 1997/8 左右）并且不耐烦地等待它被 gcc 实现，只是后来才知道它被丢弃了。

包含源代码绝对没有任何问题。只需将其放在 .h 文件中即可。

@n.m.：我没有说这是“错误的”。但我想封装我的实现。我不想用实现文件中的各种垃圾污染我主要的翻译单元。

【参考方案1】：

实际上，仅用于实例化，我们甚至不必复制签名：

template decltype(foo<int>) foo;

这在这个例子中并没有太大的区别，但是如果你的签名很长而且很乏味的话。

【参考方案2】：

这是显式实例化。

template foo<int>();

它告诉编译器让foo 为int 实现。就像您在 .cpp 文件中为 int 编写实现一样。如果您知道将来将使用哪些类型，这将很有用。如果您在许多翻译单元中使用foo<int>，它可以减少项目中的总编译时间。例如：

文件FooBar.h：

template <typename T>
class Bar

public:
    T data;
    void func();
;

template<typename T> void foo();

文件FooBar.cpp：

template <typename T>
void Bar<T>::func()



template <typename T>
void foo() 


// explicit instantiation

template class Bar<int>;
template class Bar<std::string>;
template foo<int>();
template foo<float>();

主要问题是，您的 foo 和 Bar 作为模板化的东西只能用于实例化类型。例如，foo 限制为 int 和 float，Bar 限制为 int 和 std::string。

【讨论】：

+1 是的，但我认为您应该就如何使用它提供建议（即将实现放入 .cpp 文件并添加所有需要的显式实例化）。

@MM。 - 你忘了提到这种方法是多么痛苦，这就是为什么没有人再这样做了。 <g>

@PeteBecker：我在最后添加了一个声明，检查它是否是您想要的。谢谢。

对不起，我的幽默没有通过。我没有什么特别的想法。问题是它是维护的噩梦，因为每次使用模板时，您都必须检查（通过查看实例文件或编译以查看是否有错误）相应的实例化是否在实例文件中。这意味着使用的每个模板，包括您的模板使用的模板。

我想我的问题一定是不够清楚。我建议我可以使用显式实例化，但重点是 foo.h 和 foo.cpp 不必知道哪些类型是必要的——它们需要忘记 main.cpp 需要 foo<int>() 而不是foo<long long>()。也许我应该再澄清一下。