Question

我理解如果您尝试在.h接口和.cpp实现中拆分模板化类，则会出现链接器错误。在一篇热门帖子中提到的原因是“如果实现不在标题中，则它们将无法访问，因此编译器将无法实例化模板。”

我不理解的是，如果.cpp文件中的实现在模板化类的情况下是不可访问的，那么是什么使得它们可以被非模板化或只是常规类访问。为什么我们能够在.h和.cpp文件中拆分普通类的接口和实现，而不会出现链接器错误？

Test.h

template<typename TypeOne>
TypeOne ProcessVal(TypeOne val);

Test.cpp的

template<typename TypeOne>
TypeOne ProcessVal(TypeOne val)
{
    // Process it here.
    return val;
}

Main.cpp的

void main()
{
    int a, b;
    b = ProcessVal(a);
}

此代码提供链接器错误。类似的非模板化类的拆分不会给Linker带来错误。我可以发布代码，但你明白了。

Answer 1

如果是普通函数，编译器会直接生成代码并将生成的代码添加到编译单元。

<强> Test.cpp的

int ProcessVal(int val)
{
    // Process it here.
    return val;
}

如果是上述代码，则所有必要信息都是已知的，函数ProcessVal的C ++代码可以转换为机器指令。因此，目标文件（可能称为Test.o）将包含ProcessVal符号+相应的代码，链接器可以引用它（生成调用或执行内联）。

另一方面，这段代码：

<强> Test.cpp的

template<typename TypeOne>
TypeOne ProcessVal(TypeOne val)
{
    // Process it here.
    return val;
}

不向编译单元提供任何输出。此编译单元（Test.o）的目标文件将不包含ProcessVal()函数的任何代码，因为编译器不知道TypeOne参数将是什么类型。您必须实例化模板以获取其二进制形式，并且只能将其添加到生成的二进制文件中。

Answer 2

当你有一个模板定义时，没有任何东西被添加到编译单元，因为模板参数可能很多，所以你无法从编译时知道要创建什么类，如this中所述

使用非模板化的情况，你知道你的类中有什么，你不必等待给出一个模板参数，以便真正生成实际的类，因此链接器可以看到它们（因为它们被编译成二进制文件，如文档的帖子所示。）

Answer 3

基本上，这可以追溯到旧的C语言。 .h文件旨在使用C预处理器完成，并且预处理器实际上将文本文本包含在C源代码中。所以如果你有foo.h：

int i = 0;

和foo.c：

#include "foo.h"
int main(){ printf("%d\n", i);}

当预处理器完成后，编译器实际上看到了：

int i = 0;
int main(){ printf("%d\n", i);}

作为源文件。没有机会出现链接器错误，因为链接器从未涉及 - 您只编译了一个C文件。

虽然模板的语义现在稍微复杂一些，但编程模型仍然相同：您的.h文件包含以词汇方式引入程序的程序文本，之前实际最终解析和编译发生。

Answer 4

如果您确实希望在单独的C ++文件中实现模板函数或类，则可以将explicitly instantiate用于某种类型。例如，在您的特定示例中，如果您将此行添加到test.cpp，您的代码将成功链接

template int ProcessVal<int>(int val);