c++ - 为什么模板只能在头文件中实现？

Question

引自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.

这是为什么？

(澄清:头文件不是唯一的可移植解决方案。但它们是最方便的可移植解决方案。)

Answer 1

警告:没有必要将实现放入头文件中，请参阅本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; 

当读到这一行时，编译器将创建一个新类(我们称之为FooInt)，它相当于以下内容:

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 header 中，则它们将无法访问，因此编译器将无法实例化模板。

对此的常见解决方案是将模板声明写入头文件中，然后在实现文件(例如 .tpp)中实现该类，并将该实现文件包含在头文件的末尾。

Foo.h

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，实现仍然与声明分离，但可供编译器访问。

替代解决方案

另一个解决方案是保持实现分离，并显式实例化您需要的所有模板实例:

Foo.h

// 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，你可以看看C++ Super-FAQ on this subject .