＆＃34;多重定义＆＃34;使用（模拟）头文件的模板时

Question

我知道C ++模板化函数的定义必须放在头文件中。但是，出于提高可读性的原因以及我正在制作的（可能）大型库的结构，我将声明与实现分离，进入＆＃34; mock＆＃34;标题（#include实施文件，非常类似this structure个文件）。 请注意，我知道在编译时必须包含模板化函数的实现，我正在做。

简而言之，我有一个＆＃34;多重定义＆＃34;将非模板化函数声明添加到实现文件时出错。下面将举例说明。

当这对＆＃34;模拟＆＃34; header + implementation files 只包含模板化函数的声明/实现对，一切正常。当我只在实现文件中添加新的模板化函数的实现时，它也可以正常工作。

工作示例（当我想使用此功能时，我会在#include "algo.h"中main.cpp：

＆＃34;模拟＆＃34;头文件 algo.h ：

#ifndef ALGO_H
#define ALGO_H

namespace fl{
    template <typename Compare>
    void algo(.. non-templated args .., Compare order = std::less<int>());
}

#include "tpp/algo.cpp"

#endif // ALGO_H

实施文件 tpp / algo.cpp ：（目前只是 algo.tpp ）
注意：使用tpp/.cpp文件位于初始版本中，现在我按照@πάντα ῥεῖ的建议使用.tpp文件，并在端。

#ifndef TPP_ALGO
#define TPP_ALGO

#include "../algo.h"

namespace fl{

    template <typename Compare>
    void subFunctionality(Compare order, .. args ..){ /* impl */ }

    template <typename Compare>
    void algo(.. non-templated args .., Compare order){
         subFunctionality(order, .. args ..);
        // implementation
    }
}

#endif // TPP_ALGO

当我在实现文件中添加非模板化函数实现时，问题出现了。 tpp / algo.cpp ^{_{（目前只是 algo.tpp ）}} 的（非工作）示例（使用相同的 algo.h ）：

#ifndef TPP_ALGO
#define TPP_ALGO

#include "../algo.h"

namespace fl{

    template <typename Compare>
    void subFunctionality(Compare order, .. args ..){ /* impl */ }

    void moreSubFun(.. args ..) { /* impl */ }

    template <typename Compare>
    void algo( .. non-templated args ..., Compare order){
         subFunctionality(order, .. args ..);
         moreSubFun(.. args ..);
         // more stuff
    }
}

#endif // TPP_ALGO

我收到＆＃34;多重定义＆＃34; 错误（我将其包含在main.cpp中），如下所示：

obj/Release/main.o                 In function `fl::moreSubFun(...)':
main.cpp                           multiple definitions of `fl::moreSubFun(..)'
obj/Release/../tpp/algo.o:algo.cpp first defined here

为什么这只发生在非模板化函数上，而它适用于模板化，更重要的是，如何解决这个问题？

我四处寻找，我找不到任何有用的东西:(理想情况下，我正在寻找尽可能接近我自己的文件结构的东西（但我会采取任何有效的方法）仍然使用一些分离成＆＃34; mock＆＃34; .h + tpp/.cpp）。我是否必须将其他子功能分解为一个单独的，非模板化的{{1}对文件，还是有其他解决方案？（理想情况下，子功能对最终用户不可见）。

我在定义.h/.cpp时不愿意使用inline，因为函数非常大（我被教导fl::moreSubFunc(..)理想情况下应该只用于小函数）。这确实解决了问题，但我正在寻找是否有不同的解决方案。

我使用inline在Code::Blocks工作。这是我的实施文件gcc version 4.7.2（tpp/.cpp扩展名）的最初原因，因为.cpp默认情况下不支持它。在@πάντα ῥεῖ的建议（见下文）之后的当前实施中，这已经改变。

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延迟编辑（在我发现解决方案之后），我教@πάντα ῥεῖ's answer解决问题。我调整了Code::Blocks来接受Code::Blocks个文件（将其视为标题或源文件）。最初，这个解决方案有效。

然而，此解决方案仅在 algo.h 文件仅包含在另一个文件中时才起作用：当我仅将其包含在 main.cpp <时/ em>的。但是，只要我尝试将其包含在另一个使用这些算法的源文件（例如 algo2.cpp ）中（除 main.cpp 之外），多重定义问题又回来了。

一句话，一旦我将 algo.h 包含在多个文件 中，问题仍然存在，我仍然在寻找解决方案

Answer 1

出现问题是因为功能模板在链接时的处理方式不同于＆＃34; plain＆＃34;免费功能。函数必须服从One Definition Rule (ODR);也就是说，它们必须在不超过一个翻译单元中定义。否则，当您获得链接时间时，最终会出现多个定义错误，例如您引用的错误。同样的规则也适用于类，类型和对象。

这似乎完全排除了模板的使用;它们必须完全包含在使用它们的每个翻译单元中。但是，ODR在少数情况下例外。引自维基百科：

  

可以在多个翻译单元中定义某些内容，例如类型，模板和外部内联函数。对于给定的实体，每个定义必须相同。不同翻译单元中的非外部对象和函数是不同的实体，即使它们的名称和类型相同。

这就是您不会使用模板函数遇到多个定义错误的原因。在链接时，链接器找到重复的符号定义并删除所有重复项（只要它们都是等效的;否则，这将是一个错误）。因此，您的程序可以成功链接每个所需符号的一个定义。

对于您的情况，出现问题的原因是您在多个翻译单元中包含非模板函数（包含.cpp文件的任何位置）。有几种方法可以解决这个问题：

1. 如果模板函数是类的一部分，则可以将非模板函数移动到该类中。这将把它带到拥有模板类的符号重复数据删除伞下。

2. 将函数标记为内联。

3. 将非模板函数分解为另一个.cpp文件，然后单独编译。这将是唯一容纳他们的翻译单位。

Answer 2

作为一个好的经验法则：

  

“永远不要包含.cpp文件。”

您不应该为这些模板实施文件提供.cpp扩展名。您的构建系统可能会自动包含它们。

此类文件的常规使用扩展名例如是.tcc或.icc。将这些添加到项目中，就像添加其他头文件一样 不要将它们作为单独构建和链接的翻译单元包含在项目中，如果它们与另一个头文件中的#include语句一起使用。

<强>更新
正如您特别要求使用代码块一样，您只需稍微调整一下文件扩展名设置，就可以正确地将这些文件包含在项目中，并像往常一样使用它们的语法颜色：

1. 将新文件类型添加到文件扩展名设置中

2. 将文件类型添加到项目文件扩展名设置Project->Project Tree->Edit file types & categories

一旦.tcc文件立即添加到项目中，它将使用文本编辑器打开，并且语法照常着色：

相应的.hpp文件如下所示

Answer 3

通常，您应该单独编译.cpp文件并在以后链接它。但如果您想（或必须）这样做，请将所有非模板函数标记为inline。这应该有所帮助。