Question

我在头文件（template<bool VAR> struct Obj）中声明了obj.h模板，并带有显式自动移动构造函数（= default）。

// obj.h
#pragma once
#include <vector>

template<bool VAR>
struct Obj {
  std::vector<int> member;
  Obj(int m): member(m) { }
  Obj(Obj&&) = default;
  int member_fun() const;
};

extern template struct Obj<false>;
extern template struct Obj<true>;

模板的成员函数在另一个文件（obj.cpp）中定义，并明确实例化模板：

// obj.cpp
#include "obj.h"

template<bool VAR>
int Obj<VAR>::member_fun() const {
  return 42;
}

template struct Obj<false>;
template struct Obj<true>;

然后从主文件（main.cpp）中使用此模板：

// main.cpp
#include <utility>
#include "obj.h"

int main() {
  Obj<true> o1(20);
  Obj<true> o2(std::move(o1));
  return o2.member_fun();
}

然后编译.cpp并使用以下Makefile链接在一起：

#CXX=clang++
CXX=g++
CXXFLAGS=-Wall -Wextra -std=c++14

a.out: obj.o main.o
    $(CXX) $(CXXFLAGS) $^ -o a.out

obj.o: obj.cpp obj.h
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@
main.o: main.cpp obj.h
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@

但是，我收到一个链接器错误：undefined reference to 'Obj<true>::Obj(Obj<true>&&)' - 编译器显然没有实例化构造函数。

Obj<true>::member_fun()

main.cpp已定义并且程序确实成功链接。
如果我从标题中删除extern template，则程序会编译。
如果我使用int代替std::vector<int>作为member的类型，该程序也会编译。
cppreference.com声称“编译器会将移动构造函数声明为其类的非显式内联公共成员”。但是，手动定义的Obj(int)构造函数也是内联的，但它已正确实例化。

（我在一个用GCC编译好的项目中收到了Clang这个错误，所以我认为这是一个Clang错误。但是，当我把问题简化为这个简单的情况时，GCC 5.4.0和Clang 3.8.0产生相同的结果。）

Answer 1

有趣。我认为你的代码是正确的，因为：

您的默认移动构造函数隐含inline，因为：

[dcl.fct.def.default]/5：

...用户提供的显式默认功能（即明确地）在第一次声明后的默认值）定义在哪里它被明确默认。

[class.mfct]/1：

可以在其类中定义成员函数（[dcl.fct.def]）定义，在这种情况下，它是内联成员函数（[dcl.fct.spec]）

因此根据[temp.explicit]/10（强调我的）免除显式模板实例化：

除了内联函数和变量，带有类型的声明从他们的初始值或返回值（[dcl.spec.auto]）推导出来，文字类型的const变量，引用类型的变量和类模板特化，显式实例化声明具有抑制隐式实例化的效果他们所指的实体。 [注意：意图是内联作为显式实例化声明主题的函数 odr-used（[basic.def.odr]）时仍将隐式实例化所以身体可以考虑内联，但没有内联函数的外联副本将在。中生成翻译单位。 - 结束说明]

事实上，如果您尝试-O0以外的任何优化模式，问题就会消失。

-O0是一种特殊模式，其中内联函数未内联。但是没关系，编译器必须在这种情况下生成inline默认的移动构造函数，就像它与其他构造函数一样。

所以对我来说这看起来像编译错误。另请查看LLVM#22763和GCC#60796。

我看到至少2种可能的解决方法：

解决方案1 

现在不要使用extern template ...（编译时间会受到影响，但没有什么大不了的。）

解决方案2

欺骗编译器在obj.cpp

中生成抑制构造函数

template<> Obj<true>::Obj(Obj&&) noexcept = default;

此选项仅用于-O0模式。在生产代码中，将使用内联版本。

Answer 2

互联网上没有关于此主题的大量信息。虽然看一些消息来源，但我会得出以下结论：

extern template应该阻止隐式实例化，但在所有示例中，explicit实例化都没有此extern template定义。

从我可以阅读的内容，特别是关于提案和GCC邮件列表（请参阅下面的参考资料），extern template不会阻止implicit实例化，尽管模板的所有实例化都是如此。这将包括您的explicit实例化。

如果实体是两个显式实例化的主题声明和显式实例化定义在同一翻译单位，定义应遵循声明。 - GCC邮件列表上的John Spicer

由此我得出结论，你应该删除你想要显式实例化的翻译单元中的extern template。

参考文献：

Answer 3

你可能遇到编译器错误。

请参阅Demo。

我在CLang上遇到了类似的行为，但无法找到错误报告。

显式实例化的类模板

3 个答案: