Question

C ++的一个方面经常让我感到沮丧的是决定模板在头文件（传统上描述接口）和实现（.cpp）文件之间的位置。模板通常需要进入标题，暴露实现，有时会引入额外的标头，以前只需要包含在.cpp文件中。我最近又遇到了这个问题，下面给出了一个简单的例子。

#include <iostream> // for ~Counter() and countAndPrint()

class Counter
{
  unsigned int count_;
public:
  Counter() : count_(0) {}
  virtual ~Counter();

  template<class T>
  void
  countAndPrint(const T&a);
};

Counter::~Counter() {
    std::cout << "total count=" << count_ << "\n";
}

template<class T>
void
Counter::countAndPrint(const T&a) {
  ++count_;
  std::cout << "counted: "<< a << "\n";
}

// Simple example class to use with Counter::countAndPrint
class IntPair {
  int a_;
  int b_;
public:
  IntPair(int a, int b) : a_(a), b_(b) {}
  friend std::ostream &
  operator<<(std::ostream &o, const IntPair &ip) {
    return o << "(" << ip.a_ << "," << ip.b_ << ")";
  }
};

int main() {
  Counter ex;
  int i = 5;
  ex.countAndPrint(i);
  double d=3.2;
  ex.countAndPrint(d);
  IntPair ip(2,4);
  ex.countAndPrint(ip);
}

请注意，我打算使用我的实际类作为基类，因此使用虚拟析构函数;我怀疑这很重要，但为了以防万一，我把它留在了Counter中。上面得到的结果是

counted: 5
counted: 3.2
counted: (2,4)
total count=3

现在Counter的类声明都可以放在头文件中（例如，counter.h）。我可以把需要iostream的dtor的实现放到counter.cpp中。但是对于也使用iostream的成员函数模板countAndPrint()该怎么办？它在counter.cpp中没用，因为它需要在编译的counter.o之外实例化。但是将它放在counter.h中意味着包括counter.h在内的任何东西也包括iostream，这似乎是错误的（我接受我可能只需要克服这种厌恶）。我也可以将模板代码放入一个单独的文件（counter.t？），但这对代码的其他用户来说有点令人惊讶。 Lakos并没有像我想的那样真正地进入这个问题，C++ FAQ没有进入最佳实践。所以我要追求的是：

有没有其他方法可以将代码划分为我建议的代码？
在实践中，什么效果最好？

Answer 1

经验法则（其原因应该清楚）。

应在.cpp文件中定义私有成员模板（除非它们需要由您的类模板的朋友调用）。
非私有成员模板应在标头中定义，除非明确实例化。

通常可以通过使名称依赖来包含大量标题，从而延迟查找和/或确定其含义。这样，只需在实例化时就需要完整的标头集。作为一个例子

#include <iosfwd> // suffices

class Counter
{
  unsigned int count_;
public:
  Counter() : count_(0) {}
  virtual ~Counter();

  // in the .cpp file, this returns std::cout
  std::ostream &getcout();

  // makes a type artificially dependent
  template<typename T, typename> struct ignore { typedef T type; };

  template<class T>
  void countAndPrint(const T&a) {
    typename ignore<std::ostream, T>::type &cout = getcout();
    cout << count_;
  }
};

这是我用于实现使用CRTP的访问者模式的原因。它最初看起来像

template<typename Derived>
struct Visitor {
  Derived *getd() { return static_cast<Derived*>(this); }
  void visit(Stmt *s) {
    switch(s->getKind()) {
      case IfStmtKind: {
        getd()->visitStmt(static_cast<IfStmt*>(s));
        break;
      }
      case WhileStmtKind: {
        getd()->visitStmt(static_cast<WhileStmt*>(s));
        break;
      }
      // ...
    }
  }
};

由于这些静态强制转换，这将需要所有语句类的标头。所以我已经使类型依赖，然后我只需要前向声明

template<typename T, typename> struct ignore { typedef T type; };

template<typename Derived>
struct Visitor {
  Derived *getd() { return static_cast<Derived*>(this); }
  void visit(Stmt *s) {
    typename ignore<Stmt, Derived>::type *sd = s;
    switch(s->getKind()) {
      case IfStmtKind: {
        getd()->visitStmt(static_cast<IfStmt*>(sd));
        break;
      }
      case WhileStmtKind: {
        getd()->visitStmt(static_cast<WhileStmt*>(sd));
        break;
      }
      // ...
    }
  }
};

Answer 2

Google Style Guide建议将模板代码放在“counter-inl.h”文件中。如果您想对包含内容非常小心，那可能是最好的方式。

但是，客户通过“意外”获得包含的iostream标题可能是将所有类的代码放在一个逻辑位置上的一小部分代价 - 至少如果您只有一个成员函数模板。

Answer 3

实际上，您唯一的选择是将所有模板代码放在标题中，或将模板代码放在.tcc文件中，并在标题末尾包含该文件。

此外，如果可能，您应该尽量避免在标头中#include <iostream>，因为这会对编译时造成重大影响。毕竟，标题通常由多个实现文件#include组成。标题中唯一需要的代码是模板和内联代码。析构函数不需要在标题中。

在哪里放置成员函数模板

3 个答案: