C++模板不支持分离编译的问题

前言

分离编译模式

一个项目如果有多个源文件.c组成，每个源文件单独编译，形成目标文件。最后通过链接器将所有的目标文件链接起来，形成一个可执行的文件。

这种就是.h头文件和.c源文件配合使用的模式;

分离式编译的优势

如果工程巨大（比如linux内核源码） ， 当你只修改了其中一个工程文件.c的时候，重新编译只需要编译改动过的文件就可以了，不需要将全部工程文件.cpp全部重新编译。

普通函数的分离编译(正常)

各文件代码如下:

//"fun.h"
int fun(int a);

//"fun.cpp"
#include"fun.h"
int fun(int  a)
{
    return a;
}


//main.cpp
#include<iostream>
#include"fun.h"

int main()
{
   	cout<<fun(1)<<endl;
    return 0;
}

结果:正常编译，正常运行;

模板函数的分离编译(出错)

各文件代码如下:

//"fun.h"
template<class T>
int fun(T a);

//"fun.cpp"
template<class T>
int fun(T a)
{
    return a;
}

//main.cpp
#include<iostream>
#include"fun.h"

int main()
{
   	cout<<fun(1)<<endl;
    return 0;
}

结果:编译出错

分析

实例化

实例化是指编译器使用函数(或者是类)模板为特定类型生成函数(类)定义。编译器不会为函数(或者类)模板生成定义，只有当我们为函数(或者类)模板指定了一个特定类型时，编译器才会生成。编译器为特定类型的函数(或者类)模板生成定义的行为被称为实例化。

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普通函数在编译时就实例化，生成fun.obj目标文件;

之后main.cpp编译的时候，看到了fun.h的头文件中fun函数的声明，没有看到定义，链接器，在链接时就看到了fun.obj目标文件中fun函数实例出来的对象，进行链接;

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C++规定模板函数只有在使用时实例化:

fun.cpp定义了模版方法，但是没有使用，因此目标文件fun.obj中不会有实例化的模版方法。

而main.cpp只能看到函数的声明，并且链接器链接时也找不到fun.obj中的fun函数对象, 因此报错;

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解决方式

1. 将模板的声明和定义放在一个.hpp文件里，或者像C语言一样，放在两个.h中 ，总之让编译器在一个源文件，比如main.c中能同时看到模板的定义和初始化就行;
2. extern 控制实例化

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拓展–extern关键字

extern"C"

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extern “C”的作用就是告诉C++编译器，将指定的函数用C规则编译;

因为函数重载，函数名修饰规则不同的原因，如果C++中调用C文件，编译可能会出错;

extern "C"的主要功能是为了能够正确实现C++代码调用C语言代码。

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extern+变量

声明某个变量或者函数在外部文件，直接拿来用;

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extern+模板–控制实例化

上面说的模板使用时实例化，那工程很大，每个文件都需要用这个模板。都需要实例化一份？额外开销会非常严重。

这时候可以extern修饰他，意味着其他文件中的模板func也能在这里用，就是说公用一份，只需要在一个源文件中实例化这个模板即可，生成的obj其他文件能链接到!

提一嘴 新标准的显示实例化指定类型，也能解决上面模板多文件实例化太多造成额外开销的问题