c++ - 为什么只能在头文件中实现模板？

Question

引用The C++ standard library: a tutorial and handbook:

The only portable way of using templates at the moment is to implement them in header files by using inline functions.

为什么是这样？

(澄清:头文件不是唯一的可移植解决方案。但是它们是最方便的可移植解决方案。)

Answer 1

注意:不必将实现放在头文件中，请参阅此答案末尾的替代解决方案。

无论如何，您的代码失败的原因是，在实例化模板时，编译器会使用给定的模板参数创建一个新类。例如:

template<typename T>
struct Foo
{
    T bar;
    void doSomething(T param) {/* do stuff using T */}
};

// somewhere in a .cpp
Foo<int> f; 

阅读此行时，编译器将创建一个新类(我们将其称为 FooInt)，其等效于以下内容:

struct FooInt
{
    int bar;
    void doSomething(int param) {/* do stuff using int */}
}

因此，编译器需要访问方法的实现，以使用模板参数(在本例中为 int)实例化它们。如果这些实现不在头文件中，则将无法访问它们，因此编译器将无法实例化模板。

一个常见的解决方案是将模板声明写入头文件中，然后在实现文件中实现该类(例如.tpp)，并将此实现文件包括在头文件的末尾。

oo

template <typename T>
struct Foo
{
    void doSomething(T param);
};

#include "Foo.tpp"

Foo.tpp

template <typename T>
void Foo<T>::doSomething(T param)
{
    //implementation
}

这样，实现仍与声明分开，但编译器可以访问。

替代解决方案

另一个解决方案是使实现分离，并显式实例化所需的所有模板实例:

oo

// no implementation
template <typename T> struct Foo { ... };

Foo.cpp

// implementation of Foo's methods

// explicit instantiations
template class Foo<int>;
template class Foo<float>;
// You will only be able to use Foo with int or float

如果我的解释不够清楚，可以看看 C++ Super-FAQ on this subject。