模板为什么不支持分离式编译

编译器可以推断函数模板参数类型,但是不能推断类模板参数类型,类模板需要用<Typename>显示表明类型。

在类模板中 函数的定义通常也放在头文件中

编译器在遇到模板时不会生成代码,在实例化出一个模板的特定版本时才会生成代码(二进制)

模板需要两次编译:

第一次编译是在实例化之前:用来分析基本的语法错误,
第二次编译是在实例化之后,当把这个类型替换之后,判断有没有语法错误。产生二进制代码。

函数模板的重载:调用函数时相同参数匹配情况下,非模板函数优先于模板函数。

为什么C++编译器不能支持对模板的分离式编译?(函数实现要写在头文件中)

首先,一个编译单元(translation unit)是指一个.cpp文件以及它所#include的所有.h文件,.h文件里的代码将会被扩展到包含它的.cpp文件里,然后编译器编译该.cpp文件为一个.obj文件(假定我们的平台是win32),后者拥有PE(Portable Executable,即windows可执行文件)文件格式,并且本身包含的就已经是二进制码,但是不一定能够执行,因为并不保证其中一定有main函数。当编译器将一个工程里的所有.cpp文件以分离的方式编译完毕后,再由连接器(linker)进行连接成为一个.exe文件
在这里插入图片描述
在这个例子中,test. cpp和main.cpp各自被编译成不同的.obj文件(姑且命名为test.obj和main.obj),在main.cpp中,调用了f函数,然而当编译器编译main.cpp时,它所仅仅知道的只是main.cpp中所包含的test.h文件中的一个关于void f();的声明,所以,编译器将这里的f看作外部连接类型(放入其未解决符号表内,等待连接器处理),即认为它的函数实现代码在另一个.obj文件中,本例也就是test.obj,也就是说,main.obj中实际没有关于f函数的哪怕一行二进制代码,而这些代码实际存在于test.cpp所编译成的test.obj中。在main.obj中对f的调用只会生成一行call指令(虚假地址)
在编译时,这个call指令显然是错误的,因为main.obj中并无一行f的实现代码。那怎么办呢?这就是连接器的任务,连接器负责在其它的.obj中(本例为test.obj)寻找f的实现代码,找到以后将call f这个指令的调用地址换成实际的f的函数进入点地址。需要注意的是:连接器实际上将工程里的.obj“连接”成了一个.exe文件,而它最关键的任务就是上面说的,寻找一个外部连接符号在另一个.obj中的地址,然后替换原来的“虚假”地址

其中关键就是:
编译main.cpp时,编译器不知道f的实现,所以当碰到对它的调用时只是给出一个指示,指示连接器应该为它寻找f的实现体。这也就是说main.obj中没有关于f的任何一行二进制代码。
编译test.cpp时,编译器找到了f的实现。于是乎f的实现(二进制代码)出现在test.obj里。
连接时,连接器在test.obj中找到f的实现代码(二进制)的地址(通过符号导出表)。然后将main.obj中悬而未决的call XXX地址改成f实际的地址完成。

模板为什么不能分离式编译

然而,对于模板,模板函数的代码其实并不能直接编译成二进制代码,其中要有一个“实例化”的过程。未实例化的模板的实现 .cpp不能生成 .obj
在分离式编译的环境下,编译器编译某一个.cpp文件时并不知道另一个.cpp文件的存在,也不会去查找(当遇到未决符号时它会寄希望于连接器)。这种模式在没有模板的情况下运行良好,但遇到模板时就傻眼了,因为模板仅在需要的时候才会实例化出来,所以,当编译器只看到模板的声明时,它不能实例化该模板,只能创建一个具有外部连接的符号并期待连接器能够将符号的地址决议出来。然而当实现该模板的.cpp文件中没有用到模板的实例时,编译器懒得去实例化,所以,整个工程的.obj中就找不到一行模板实例的二进制代码,于是连接器也黔驴技穷了。所以需要将模板函数实现放在头文件中(或者#include"test.cpp"),与main函数在一个编译单元内,main函数实例化了某个具体 类型的模板时才产生了该类型模板函数的二进制代码。

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转载自blog.csdn.net/shayne000/article/details/88574328