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詳解C++函數(shù)模板與分離編譯模式

更新時(shí)間：2020年08月12日 08:58:15 作者：Dabelv

這篇文章主要介紹了詳解C++函數(shù)模板與分離編譯模式的相關(guān)資料，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)c++，感興趣的朋友可以了解下

1.分離編譯模式

一個(gè)程序（項(xiàng)目）由若干個(gè)源文件共同實(shí)現(xiàn)，而每個(gè)源文件單獨(dú)編譯生成目標(biāo)文件，最后將所有目標(biāo)文件連接起來(lái)形成單一的可執(zhí)行文件的過(guò)程稱(chēng)為分離編譯模式。

2.使用函數(shù)模板在鏈接時(shí)出錯(cuò)

在C++程序設(shè)計(jì)中，在一個(gè)源文件中定義某個(gè)函數(shù)，然后在另一個(gè)源文件中使用該函數(shù)，這是一種非常普遍的做法。但是，如果定義和調(diào)用一個(gè)函數(shù)模板時(shí)也采用這種方式，會(huì)發(fā)生編譯錯(cuò)誤。

下面的程序由三個(gè)文件組成：func.h用來(lái)對(duì)函數(shù)模板進(jìn)行申明，func.cpp用來(lái)定義函數(shù)模板，main.cpp包含func.h頭文件并調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)模板。

/***func.h***/
template<class T> void func(const T&);
/***end func.h***/

/***func.cpp***/
#include <iostream>
using namespace std;

#include "func.h"
template<class T> void func(const T& t)
{
 cout<<t<<endl;
}
/***end func.cpp***/

/***main.cpp***/
#include <stdio.h>
#include "func.h"

int main()
{
 func(3);
}
/***end main.cpp***/

這是一個(gè)結(jié)構(gòu)非常清晰的程序，但是它不能通過(guò)編譯。在VS2017下的出錯(cuò)信息是：

error LNK2019: 無(wú)法解析的外部符號(hào) "void __cdecl func< int>(int const &)" (??$func@H@@YAXABH@Z)

原因出現(xiàn)在分離編譯模式上。在分離編譯模式下，func.cpp會(huì)生成一個(gè)目標(biāo)文件為func.obj，由于在func.cpp文件中，并沒(méi)有發(fā)生函數(shù)模板調(diào)用，所以不會(huì)將函數(shù)模板func<T>實(shí)例化為模板函數(shù)func<int>，也就是說(shuō)，在func.obj中無(wú)法找到關(guān)于模板函數(shù)func<int>的實(shí)現(xiàn)代碼。在源文件main.cpp中，雖然函數(shù)模板被調(diào)用，但由于沒(méi)有模板代碼，也不能將其實(shí)例化。也就是說(shuō)，在main.obj中也找不到模板函數(shù)func<int>的實(shí)現(xiàn)代碼。這樣，在鏈接的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)func<int>沒(méi)有定義的錯(cuò)誤。

3.解決辦法

3.1將函數(shù)模板的定義放到頭文件

一個(gè)簡(jiǎn)單的解決辦法就是將函數(shù)模板func<T>的定義寫(xiě)到頭文件func.h中。這樣的話，只要包含了這個(gè)頭文件，就會(huì)把函數(shù)模板的代碼包含進(jìn)來(lái)，一旦發(fā)生函數(shù)調(diào)用，就可以依據(jù)函數(shù)模板代碼將其實(shí)例化。這個(gè)辦法雖然簡(jiǎn)單可行，但是有如下不足。
（1）函數(shù)模板的定義寫(xiě)進(jìn)了頭文件，暴露了函數(shù)模板的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
（2）不符合分離編譯模式的規(guī)則，因?yàn)榉蛛x編譯模式要求函數(shù)原型申明放在頭文件，定義放在源文件。

注意：這樣做，如果在多個(gè)目標(biāo)文件中存在相同的函數(shù)模板實(shí)例化后的模板函數(shù)實(shí)體，鏈接時(shí)并不會(huì)報(bào)函數(shù)重定義的錯(cuò)誤，這與普通函數(shù)不同，因?yàn)榫幾g器會(huì)對(duì)實(shí)例化后的重復(fù)的模板函數(shù)實(shí)體進(jìn)行優(yōu)化，只保留一份代碼實(shí)體。如果不同的源文件中都保留一份函數(shù)模板實(shí)體，會(huì)造成代碼冗余，實(shí)際上，這也是一種代碼冗余的解決辦法。

3.2仍然采用分離編譯模式

有什么辦法可以讓函數(shù)模板實(shí)例化時(shí)能夠找到相應(yīng)的模板函數(shù)的代碼呢？一個(gè)可能的解決辦法就是使用關(guān)鍵字export。也就是說(shuō)，在func.cpp里定義函數(shù)模板的時(shí)候，將函數(shù)模板頭寫(xiě)成：

export template<class T> void func(const T& t);

這樣做的目的是告訴編譯器，這個(gè)函數(shù)模板可能再其他源文件中被實(shí)例化。這是一個(gè)對(duì)程序員來(lái)說(shuō)負(fù)擔(dān)最輕的解決辦法，但是，目前幾乎所有的編譯器都不支持關(guān)鍵字export，包括VC++和GNU C++。

3.3顯示實(shí)例化

顯示實(shí)例化也稱(chēng)為外部實(shí)例化。在不發(fā)生函數(shù)調(diào)用的時(shí)候?qū)⒑瘮?shù)模板實(shí)例化，或者在不使用類(lèi)模板的時(shí)候?qū)㈩?lèi)模板實(shí)例化稱(chēng)之為模板顯示實(shí)例化。

上面遇到的問(wèn)題是main.obj和func.obj中找不到模板函數(shù)func<int>的實(shí)現(xiàn)代碼，那么就在func.cpp中將函數(shù)模板func<T>顯示實(shí)例化為模板函數(shù)func<int>。

template void func<int>(const int&); //函數(shù)模板顯示實(shí)例化

這樣，就可以在func.cpp產(chǎn)生模板函數(shù)func<int>的實(shí)例化代碼，編譯之后就會(huì)產(chǎn)生函數(shù)的二進(jìn)制代碼，供其它源文件鏈接，程序就可以正常運(yùn)行。當(dāng)類(lèi)模板的成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)定義在源文件中，通過(guò)模板類(lèi)的對(duì)象調(diào)用成員函數(shù)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)找不到函數(shù)定義的錯(cuò)誤，可以使用同樣的方法解決，不再贅述。

以上就是詳解C++函數(shù)模板與分離編譯模式的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C++函數(shù)模板與分離編譯模式的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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