C++模板类/函数，将头文件与源文件分离

将包含模板的源文件与头文件分开

关键在于模板显式实例化。

解决方案

模板函数分离源文件

1. 按一般方式编写.h和.cpp文件，但注意添加template <typename T>的声明；
2. 在.cpp文件末尾，添加模板显式实例化代码，如：

// 显式实例化，注意，`template`之后没有`<>`，若添加则会报错！
// 每种将被使用的类型，均需要进行显式实例化
template void A::show(int &&);
template void A::show(double &&);
template void A::show(bool &&);

模板类分离源文件

1. 分开编写模板类的.h和.cpp文件，注意添加template <typename T>的声明；
2. 在.cpp文件末尾，添加类的显式实例化代码，如：

// 只需要class的显式实例化即可，不需要再写其成员函数的显式实例化代码
template class Base<QLabel>;

3. 在使用该模板类的其他类的.h文件末尾，添加外部模板类的显式实例化声明（仅仅是多了个extern关键字）：

// 添加这行代码的目的，其实是为了消除编译警告。即便删掉它，也不会导致编译错误
extern template class Base<QLabel>;

前面是简单描述模板函数/类的源文件与头文件分离的方法，难免有疏漏。若仍存有疑问，可继续往下看具体案例。

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示例代码

模板函数

• t.h

#ifndef _T_H
#define _T_H

class A
{
    
    
public:
        template <typename T>
        void show(T &&t);
};

#endif // _T_H

• t.cpp

#include "t.h"
#include <iostream>
using namespace std;


template <typename T>
void A::show(T &&t)
{
    
    
        string info = typeid(t).name();
        cout << info << endl;
}

// 显式实例化，注意，`template`之后没有`<>`，若添加则会报错！
template void A::show(int &&);
template void A::show(double &&);
template void A::show(bool &&);

• main.cpp

#include <iostream>
#include "t.h"
using namespace std;


int main()
{
    
    
        A a;
        a.show(1);
        a.show(3.4);
        a.show(true);
}

直接编译即可：

a: t.cpp main.cpp
	g++ $^ -o $@ -std=c++17

运行：

./a
​```output
i
d
b
​```end

模板类

模板类（基类）

• 头文件

#include <QObject>
class QLabel;

template <typename T>
class Base : public QObject
{
    
    
public:
    Base(QObject *parent = nullptr);
    virtual ~Base() override;

    void add(T *t);
    void remove(T *t);
    void remove(int idx);
    T *find(int idx) const;
    
protected:
    QList<T *> _listItems;

};

• 源文件

#include "base.h"
#include <QLabel>


template <typename T>
Base<T>::Base(QObject *parent)
    : QObject(parent)
{
    
    
    // Do nothing
}

template <typename T>
Base<T>::~Base()
{
    
    
    qDeleteAll(_listItems);
    _listItems.clear();
}

template <typename T>
void Base<T>::add(T *t)
{
    
    
    _listItems.append(t);
}

template <typename T>
void Base<T>::remove(T *t)
{
    
    
    _listItems.removeAll(t);
}

template <typename T>
void Base<T>::remove(int idx)
{
    
    
    _listItems.removeAt(idx);
}

template <typename T>
T *Base<T>::find(int idx) const
{
    
    
    return _listItems.at(idx);
}


/************************************ Explicit Instantiate *****************************/
template class Base<QLabel>;

模板类的普通派生类

• 头文件

#include "base.h"
class QLabel;

class Son : public Base<QLabel>
{
    
    
public:
    Son(QObject *parent = nullptr);
    virtual ~Son() override;

protected:
    void init();

};

/********************************** Explicit Instantiate *****************************/
extern template class Base<QLabel>;

• 源文件

#include "son.h"
#include <QLabel>

Son::Son(QObject *parent)
    : Base<QLabel>(parent)
{
    
    
    init();
}

Son::~Son()
{
    
    
    // Do nothing
}

void Son::init()
{
    
    
    add(new QLabel());
    remove(new QLabel);
    remove(123);
    find(321);
}

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模板类派生类消除编译器警告的方法

1. 在模板类基类的cpp文件末尾，添加显式实例化代码：

template class Base<QLabel>;

2. 在模板类基类的.cpp文件开头，添加包含文件：

#include <QLabel>

3. 在模板类普通派生类的.h文件末尾，添加外部声明代码：

extern template class Base<QLabel>;