如何在C++中正確定義和實現模板類？

Question

我最近決定通過編寫簡單的結構來簡化C++開發來做一些個人C++實踐。我的第一個嘗試是編寫一個簡單的LinkedList，但將其定義爲模板類，以便它可以處理多種數據類型。在做這件事時，我做了一個在頭文件中定義類並在cpp文件中實現它的標準實踐，然後使用make來構建它（使用686-apple-darwin11-llvm-g++-4.2 (GCC) 4.2.1）。至於構建C++文件（其中包括一個Node.cpp，LinkedList.cpp和LinkedListIterator.cpp一切正常，沒有投訴，然後我介紹main.cpp其中包含主要方法，並試圖創建LinkedList<string>（工作），然後試圖稱它的長度函數我都定義和實現：

// Other code here 
LinkedList<string> *list = new LinkedList<string>(); 
cout << "Initial length: " << list->length() << endl; 
delete list; 
list = NULL; // I had defined NULL to be 0, pre 4.6 compiler so nullptr wasn't available 
// End the main function 

這扔，沒有length()功能是爲模板LinkedList<string>類中定義的錯誤，所以我就開始了我的研究，我瞭解到，模板類不能在標準頭/執行定義格式就像標準的C++類一樣，但是這些響應都沒有（主要在這裏）解決了如何正確處理模板類爲了完成我的個人練習，我放下了頭文件，並在cpp文件中定義並實現了這些類。在那裏一切正常。

有一些「解決方法」，可能會將實現與定義分開，例如在頭文件末尾包含cpp文件（這對我無效），或者如果您只希望您的類與特定類型的工作，在喜歡你的頭文件的基本申報類的靜態模板版本：

// Define a template class 
template LinkedList<string>; 
template LinkedList<int>; 
// etc... 

這是我沒有嘗試（它可能已經工作，和我只是做了個人運動這是完全可以接受的），因爲這只是感覺不對。爲什麼要將一個模板類鎖定到某些類型中？我意識到你可以很容易地將它鎖定到你需要的所有主要類型，給你一個數據類型的定義，但是這樣做並不適合我。

TL; DR最終，我的問題是，定義模板類並在其他人將使用的某種應用程序/庫中實現模板類的正確方法是什麼？

Answer 1

您需要將所有類 - 類定義和類代碼 - 放在標題中。想知道爲什麼，想象一下一個簡單的例子：

// in .hpp 
template <typename T> 
T increment(T x); 

// in .cpp 
template <typename T> 
T increment(T x) { return x + 1; } 

現在你只編譯一次.cpp。它應該爲increment函數生成什麼代碼？ +運算符可能是浮點加法，或整數加法，或短整數，或者甚至是重載的operator+。

然後想想其他的。在您使用的increment功能是CPP文件：

// some other .cpp file 
#include "increment.hpp" 
... 
    increment(a); 

在這點，編譯器知道a是什麼類型的，這樣的話它可能產生的increment功能正確的代碼。但它不知道increment函數是什麼樣子，因爲它只能看到.hpp文件，而increment的代碼位於.cpp文件中。

因此，使其工作的唯一方法是將聲明和代碼放在.hpp文件中，以便每次使用時，您都有該定義，並且編譯器可以生成正確的版本鍵入您正在使用的。

Answer 2

模板在實例化處必須是可見的。如果沒有明確的實例化，這基本上意味着成員函數定義必須在頭中可供其他翻譯單元實例化。