c++ - 模板显式实例化如何工作以及何时工作？

Question

这是 C++ 入门第 5 版的练习:
“练习 16.26:假设 NoDefault 是一个没有默认构造函数的类，我们可以显式实例化 vector<NoDefault> 吗？如果没有，为什么不呢？”
这是我的猜测:
是的，我们可以实例化它:

template <typename T>
class Foo
{
public:
    void func(){cout << x_.value_ << endl;}
private:
    T x_;
};

class Bar
{
public:
    Bar(int x) : value_(x){}
    void print(){}
private:
    int value_{};
template <class T>
friend class Foo;
};

extern template class Foo<Bar>; // instantiation declaration
template class  Foo<Bar>; // instantiation definition


int main()
{

  //  Foo<Bar> f;
}

代码工作正常，但如果我取消注释 main 中的行，我会按预期出现错误，因为 Bar不是默认构造的。
如果我使用相同的类 Bar作为 std::vector 的元素类型它不起作用:

extern template class vector<Bar>; // declaration ok
template class vector<Bar>; // instantiation: doesn't work?!

那么为什么我的 Foo<Bar>实例化有效但无效 vector<Bar> ?

在我看来，它在 vector<Bar> 中是合乎逻辑的。不工作，因为显式实例化定义实例化类模板的所有成员(即使是未使用的成员)；在这个例子中，其中的 Foo<Bar> 的默认构造函数这意味着默认 ctor其元素类型 Bar ;后者不提供；毕竟Foo<Bar>()通常被声明为已删除的成员函数，因为 x_没有默认构造函数。所以我不知道为什么 Foo<Bar>定义有效？!谢谢你。

Answer 1

在标准中，[temp.explicit] 部分解释了显式实例化中发生的情况。特别是p12规定:

An explicit instantiation definition that names a class template specialization explicitly instantiates the class template specialization and is an explicit instantiation definition of only those members that have been defined at the point of instantiation.

现在， std::vector<T>有一个构造函数，它接受一个整数 n并用 n 初始化 vector 值初始化 T的。可以假设这个构造函数的定义在 <vector> 中的某处。 header (见 Why can templates only be implemented in the header file?)。所以 std::vector<Bar>的显式实例化定义将使用 T 实例化该构造函数= Bar .
因为这是一个显式实例化，所以实例化的不仅是该构造函数的签名，还有它的整个主体。这必须在某处包括对 Bar 的默认构造函数的调用。 (可能作为它调用的另一个函数的一部分，此时也会被实例化)，因此编译错误作为 std::vector<Bar> 的显式实例化定义的一部分发生。 .请注意，如果您隐式实例化 std::vector<Bar> ，它只会实例化(粗略地说)成员函数的签名。这就是为什么实际定义和使用 std::vector<Bar> 是合法的。对象，只要你不调用任何需要 Bar 默认构造函数的函数存在。 Foo<Bar>的显式实例化定义的原因成功的是，当 Foo<Bar>实例化后，编译器将其默认构造函数标记为已删除(只要存在不可默认构造的非静态成员，就会发生这种情况)。因此，它在任何时候都不会尝试编译任何需要 Bar 的默认构造函数的代码。 ，并且不会发生错误。