模板類成員函數的實現總是必須在C++的頭文件中進行嗎？

Question

通常，當我創建一個類時，我爲該類創建一個標題和一個源。我聽說，使用模板類時，必須將函數實現放在標題中。我嘗試了兩種方式，第一種方式得到編譯錯誤。第二種方式工作正常。但是，我喜歡將代碼組織到頭文件和源文件中，因此可以將函數實現放入源文件中嗎？ （也許它需要特殊的編譯標誌或語法？）或者我應該保持頭在EM？

謝謝！

Answer 1

通常，所有模板代碼必須位於頭文件中，因爲編譯器需要在實例化時知道完整類型。

正如Aaron所說，可以將實現細節放在.cpp-文件中，在這種情況下，您事先知道模板將被實例化的所有可能類型，並用這些類型顯式實例化它。如果模板在代碼中的某處被另一個類型實例化，那麼你會得到一個鏈接器錯誤。從實施至少在視覺上獨立的接口

甲相當常見的一般的解決辦法是放在一個.inc（或.tcc或.ipp）-file所有實施和包括它在頭文件的末尾。

請注意，將模板類成員置於類定義之外（無論您使用特定解決方案還是一般方法）的語法稍微麻煩一些。你需要寫：

// in test.h 
template <class A> 
class Test 
{ 
public: 
    void testFunction(); 
}; 

#include "test.inc" 

// in test.inc  
template <class A> 
void Test<A>::testFunction() 
{ 
    // do something 
} 

Answer 2

模板實現需要在編譯時知道。這意味着實現必須對編譯器可見。沒有辦法解決這個問題。

如果您想保留實施細節的祕密，則無法執行此操作。你當然可以混淆你的代碼，但這不是很大的障礙。

如果您唯一關心的是代碼組織，您可以創建一個單獨的包含文件與實現，並將其包含在主標題的末尾（就像Andreas的建議一樣）。

Answer 3

（編輯：這個稍微更強大的版本，它允許執行被編譯成一個單獨的.o文件將模板應在實施CPP文件的末尾顯式實例也許這只是一個問題對於G ++）

你並不需要把實現在頭如果你知道哪些模板將被實例化，並且可以在 頭 實現文件中列出。例如，如果你知道你將只使用int和std::string，那麼你可以把這個頭文件：

// test.h 
template <class A> 
class Test 
{ 
public: 
    void f(); 
}; 

，並把f（）的實施成正常文件TEST.CPP：

// test.cpp 
#include "test.h" 
template <class A> void Test<A>::f() { 
    // implementation 
} 
template class Test<int>; 
template class Test<string>; 

最後兩行顯式實例化模板類。在實現文件的最後看到成員函數的實現之後，最好將它放在最後。然後你可以把它編譯成一個。o檔案g++ -c test.cpp。該test.o文件將包含Test<int>和Test<string>的完整實現，並且可以在應用程序的其餘部分無任何困難地進行鏈接。

它的作品，但它是一個好主意嗎？這取決於上下文。在很多情況下，這很有效。如果您正在爲項目中的「內部」使用編寫模板，那麼您知道哪些模板將被實例化，哪些不會。但是，如果您正在向公衆提供一些必須非常靈活的東西，那麼需要將實現包含在頭文件中。

提示：即使它是公共消費，看看方法，看看是否有任何方法的參數和返回類型獨立於模板參數。如果是這樣，您可以將它們作爲（純）虛擬函數放入Base類。此基類不使用任何模板，因此您可能可以在大多數應用程序中使用此Base*（template <class A> class Test : public Base { ...，允許您限制整個應用程序中模板代碼的覆蓋範圍。基礎行爲和類的構造取決於模板參數，但已經構建的對象的接口不依賴於模板參數。

Answer 4

儘管在技術上可以將您的實現與您的界面語法的模板變得非常煩人，反覆輸入我會強烈建議你只是拿着你的鼻子，並把你的類的實現，直到你克服了氣味。

template <class X> 
class klass_t { 
public: 
    void f(); 
    void g(); 
    void h(); 
}; 

template <class X> 
void klass_t<X>::f() { ... } 

template <class X> 
void klass_t<X>::g() { ... } 

template <class X> 
void klasS_t<X>::h() { ... } 

本來有：

template <class X> 
class klass_t { 
public: 
    void f() { ... } 
    void g() { ... } 
    void h() { ... } 
}; 

現在想象一下，你要添加其他模板參數（如以下）。 現在，您必須在n個地方更改模板參數列表，而不僅僅是一個。

template <class X, class Y> 
class klass_t { 
public: 
    void f(); 
    void g(); 
    void h(); 
}; 

除非你有一個很好的理由不，這是你的手指輕鬆很多隻是把一切都在類。

Answer 5

要回答原始問題：no，[成員]函數模板的定義不必進入標題。但是，編譯器需要查看定義來實例化模板。對於使用許多不同類型實例化的模板，您希望模板在使用時被隱式實例化。這是例如例如std::vector<...>等類模板以及std::copy(...)等功能模板。在這種情況下，將模板定義從聲明中分離出來幾乎是不切實際的，儘管我親自將定義放入包含在頭文件底部的單獨文件中。

對於僅使用流類或std::basic_string<...>等幾種類型實例化的模板，通常最好將函數模板定義在單獨的類頭文件中，該文件僅包含在明確實例化它們的實現文件中。這樣，實例化模板的工作只花費一次，而不是每個使用它的翻譯單元。尤其對於流類而言，這會產生差異（主要用於編譯和鏈接時間，但在某些系統上也適用於可執行文件大小）。 ...我很確定幾乎沒有人去使用具有不同字符類型的流類別的問題，這些字符類型不同於char和wchar_t（提示：安排各個方面的實現和呈現方式並非是微不足道的std::locale）。如果只有一組有限的模板用於工作，那麼明確實例化模板的技術也可以很好地工作。