c++ - extern 模板是否会阻止函数内联？

Question

我并不完全清楚新的 extern template 功能是如何在 C++11 中工作的。我了解它旨在帮助加快编译时间，并简化与共享库的链接问题。这是否意味着编译器甚至不解析函数体，从而强制进行非内联调用？或者它只是指示编译器在进行非内联调用时不生成实际的方法体？显然，链接时代码生成无法承受。

作为差异可能重要的具体示例，考虑一个对不完整类型进行操作的函数。

//Common header
template<typename T>
void DeleteMe(T* t) {
    delete t;
}

struct Incomplete;
extern template void DeleteMe(Incomplete*);

//Implementation file 1
#include common_header
struct Incomplete { };
template void DeleteMe(Incomplete*);

//Implementation file 2
#include common_header
int main() {
   Incomplete* p = factory_function_not_shown();
   DeleteMe(p);
}

在“实现文件 2”中，删除 指向Incomplete 的指针是不安全的。所以 DeleteMe 的内联版本会失败。但是，如果将其保留为实际的函数调用，并且函数本身是在“实现文件 1”中生成的，那么一切都会正常工作。

作为推论，具有类似extern template class声明的模板类的成员函数的规则是否相同？

出于实验目的，MSVC 会为上述代码生成正确的输出，但如果删除了 extern 行，则会生成有关删除不完整类型的警告。然而，这是他们几年前引入的非标准扩展的残余，所以我不确定我能相信这种行为多少。我无法访问任何其他构建环境来进行实验 [保存 ideone 等人，但在这种情况下，仅限于一个翻译单元是相当有限的]。

Answer 1

外部模板背后的想法是使显式模板实例化更有用。

如您所知，在 C++03 中，您可以使用以下语法显式实例化模板:

template class SomeTemplateClass<int>;
template void foo<bool>();

这告诉编译器在当前翻译单元中实例化模板。但是，这并不能阻止隐式实例化的发生:编译器仍然必须执行所有隐式实例化，然后在链接期间再次将它们合并在一起。

例子:

// a.h
template <typename> void foo() { /* ... */ }

// a.cpp
#include "a.h"
template void foo<int>();

// b.cpp
#include "a.h"
int main()
{
    foo<int>();
    return 0;
} 

这里，a.cpp显式实例化 foo<int>() , 但是一旦我们去编译 b.cpp ，它将再次实例化它，因为 b.cpp不知道 a.cpp无论如何都要实例化它。对于具有许多不同翻译单元进行隐式实例化的大型函数，这会显着增加编译和链接时间。它还可能导致函数被不必要地内联，从而导致严重的代码膨胀。

使用外部模板，您可以让其他源文件知道您打算显式实例化模板:

// a.h
template <typename> void foo() { /* ... */ }
extern template void foo<int>();

这边，b.cpp不会导致 foo<int>() 的实例化.该函数将在 a.cpp 中实例化并将像任何正常功能一样链接。它也不太可能被内联。

请注意，这并不能阻止内联——该函数仍然可以在链接时内联，就像一个普通的非内联函数仍然可以内联一样。

编辑:对于那些好奇的人，我只是做了一个快速测试，看看 g++ 花费了多少时间来实例化模板。我尝试实例化 std::sort<int*>在不同数量的翻译单元中，有和没有实例化被抑制。结果是决定性的:每次 std::sort 实例化 30 毫秒。在大型项目中肯定有时间可以节省下来。