函数模板参数的C++模板实例化

Posted 2023-02-19

【中文标题】函数模板参数的C++模板实例化

【英文标题】：C++ template instantiation of function template parameters

【发布时间】：2010-09-18 16:29:51

【问题描述】：

我在使用模板实例化 [*] 时遇到以下问题。

文件 foo.h

class Foo

public:
    template <typename F>
    void func(F f)

private:
    int member_;
;

文件foo.cc

template <typename F>
Foo::func(F f)

     f(member_);

文件caller.cc

Foo::func(boost::bind(&Bar::bar_func, bar_instance, _1));

虽然编译得很好，但链接器抱怨一个未定义的符号：

void Foo::func<boost::_bi::bind_t...>

如何实例化 函数 Foo::func？因为它需要一个函数作为参数，所以我有点困惑。我尝试在 foo.cc 中添加一个实例化函数，因为我习惯于使用常规的 non-function 类型：

instantiate()

    template<> void Foo::func<boost::function<void(int)> >(boost::function<void(int)>);

显然，这不起作用。如果有人能指出我正确的方向，我将不胜感激。

谢谢！

[*] 是的，我阅读了 parashift FAQ 精简版。

【问题讨论】：

强制实例化：template void Foo::func(myFunc f);

【参考方案1】：

根据需要将其拆分为文件： 不是我推荐这个。只是表明这是可能的。

扑通.h

#include <iostream>
class Foo

public:
    Foo(): member_(15)


    // Note No definition of this in a header file.
    // It is defined in plop.cpp and a single instantiation forced
    // Without actually using it.
    template <typename F>
    void func(F f);

private:
    int member_;
;


struct Bar

     void bar_func(int val)  std::cout << val << "\n"; 
;

struct Tar

    void tar_func(int val)  std::cout << "This should not print because of specialisation of func\n";
;

扑通.cpp

#include "plop.h"
#include <boost/bind.hpp>
#include <iostream>

template <typename F>
void Foo::func(F f)

     f(member_);


// Gnarly typedef
typedef boost::_bi::bind_t<void, boost::_mfi::mf1<void, Bar, int>, boost::_bi::list2<boost::_bi::value<Bar>, boost::arg<1> (*)()> > myFunc;

// Force the compiler to generate an instantiation of Foo::func()
template void Foo::func<myFunc>(myFunc f);

// Note this is not a specialization as that requires the <> after template.
// See main.cpp for an example of specialization.

main.cpp

#include "plop.h"
#include <boost/bind.hpp>
#include <iostream>

// Gnarly typedef
typedef boost::_bi::bind_t<void, boost::_mfi::mf1<void, Tar, int>, boost::_bi::list2<boost::_bi::value<Tar>, boost::arg<1> (*)()> > myTar;

// Specialization of Foo::func()
template<> void Foo::func<myTar>(myTar f)

    std::cout << "Special\n";

// Note. This is not instantiated unless it is used.
// But because it is used in main() we get a version.

int main(int argc,char* argv[])

    Foo f;
    Bar b;
    Tar t;

    f.func(boost::bind(&Bar::bar_func, b, _1)); // Uses instantiation from plop.cpp
    f.func(boost::bind(&Tar::tar_func, t, _1)); // Uses local specialization

【讨论】：

我看到这个解决方案的问题是 boost::bind 返回的具体类型不是其公共接口（文档）的一部分。在文档 (boost::bind) 中，它说它是“未知类型”，对我来说，这意味着不应使用具体类型（如上所示），并且可以在任何给定时间更改类型（打破上面的代码）。

【参考方案2】：

这个问题的答案取决于编译器。某些版本的 Sun C++ 编译器会通过构建模板函数实现的缓存来自动处理这个问题，这些实现将在不同的翻译单元之间共享。

如果您使用的是 Visual C++，以及任何其他无法做到这一点的编译器，您不妨将函数定义放在头文件中。

如果标头包含在多个 .cc 文件中，不必担心重复定义。编译器使用特殊属性标记模板生成的方法，以便链接器知道丢弃重复项而不是抱怨。这也是 C++ 具有“单一定义规则”的原因之一。

编辑： 上述 cmets 适用于您的模板必须能够链接给定任何类型参数的一般情况。如果您知道客户端将使用的一组封闭类型，则可以通过在模板的实现文件中使用显式实例化来确保它们可用，这将导致编译器生成其他文件链接的定义。但是在一般情况下，您的模板需要使用可能只有客户端知道的类型，那么将模板分为头文件和实现文件就没有什么意义了；无论如何，任何客户都需要包括这两个部分。如果您想将客户端与复杂的依赖项隔离开来，请将这些依赖项隐藏在非模板化函数后面，然后从模板代码中调用它们。

【讨论】：

...编辑后：boost::bind 的结果是“未定义”类型，因此在这种情况下显式模板实例化不是一个好的解决方案（您可以阅读 bind.hpp 实现并确定模板实例化的真实类型，但随后对绑定库的更新可能会破坏它，因为该类型不是接口的一部分）。

【参考方案3】：

我相信 Earwicker 是正确的。在这种情况下显式实例化模板成员函数 func 的问题是 boost::bind 返回的类型是依赖于实现的。它不是 boost::function。 boost::function 可以包含 boost:bind，因为它有一个模板赋值运算符，用于推断右侧的类型（boost::bind 结果）。在 caller.cc 中对 func 的这种特殊使用中，通过这种特殊的 boost 实现，boost::bind 的类型实际上是它们在 之间的链接器错误中提到的类型（即boost::_bi::bind_t...）。但是为该类型显式实例化 func 可能会有可移植性问题。

【讨论】：

抱歉，这应该不是问题。我在 Windows 和 Linux 系统上都做过很多次他正在做的事情，没有任何问题。

我坚持我的声明。看看 Martin York 的帖子中的“knarly typedef”。您无法将 myfunc 替换为 boost::function 并使其正常工作。

@Head Geek：这个答案是关于 bind 返回的“未知类型” - 这意味着几件事，首先它不是 boost::function，然后它可以是由库实现者随时更改，因为它不是公共接口的一部分——它们不一定会在下一个 boost 版本中返回相同的类型。

【参考方案4】：

我认为他们都指的是模板函数定义（不仅仅是声明）必须包含在使用它们的文件中。模板函数实际上并不存在，除非/直到它们被使用；如果将它们放在单独的 cc 文件中，则编译器不会在其他 cc 文件中知道它们，除非您明确地将 cc 文件 #include 放入头文件或调用它们的文件中，因为方式解析器工作。

（这就是模板函数定义通常保存在头文件中的原因，正如 Earwicker 所描述的那样。）

有更清楚的吗？

【讨论】：

实际上你可以强制实例化而不使用它。请参阅下面我将代码拆分为三个文件并在不使用它的情况下实例化。

一个常见的错误是假设在大多数情况下模板都在头文件中定义，它必须如此。

如果您计划在多个 .cpp 文件中使用它们，您必须在头文件中定义它们。我敢肯定该规则有一些难以理解的例外，但这是一个有充分理由的规则。

【参考方案5】：

您是否将 foo.cc 包含到 caller.cc 中。实例化是在编译时发生的——当编译器在调用者中看到调用时，它会生成模板的实例化版本，但需要有完整的定义可用。

【讨论】：

... 或者当你显式实例化它时。