用于实例化模板代码的显式习惯用法 - 不包括其源代码

Question

在 C 和 C++ 中，函数、ADT 和类的一个非常常见的编码模式是：

• 带有（类函数的）声明的头 .h 文件。
• 包含实际代码的实现 .cpp 文件。

这些被编译成一个单独的对象（共享与否）。其他代码，使用声明的实体（我们称之为“foo”），包括 foo.h 文件，单独编译，然后链接到 foo.o。

但是，对于模板化的 foo，这是不可能的：如果不指定所需的实例化类型，foo.o 是无用的。每个人似乎都在做的是将实现代码（通常是 foo.cpp）包含在与用户代码相同的翻译单元中。

我希望能够避免这种情况，使用一些不需要包括 foo.cpp 的机制。理想情况下，这应该有效：

main.cpp:

#include "foo.h"
int main() {
    foo<int>();
}

foo.h:

template<typename T> void foo();

foo.cpp:

template<typename T> void foo() {
    // implementation here
}

为此，我想我需要某种巧妙的习语，可能涉及我的构建机制，而不仅仅是源文件和头文件，因此我不需要包含实现代码，只需包含头文件。我在想可能是实现文件的一些内容，包括一些自动生成的标题，例如

template foo<int>();

这将解析它们缺少的实例的目标文件（即两次编译传递），或者可能解析源文件（调整编译器？启用一些辅助输出？）；你能推荐这样一个成语吗？还是我没有考虑过的另一种选择？

注意：当然，重点是 foo 模块（foo.h、foo.cpp）的代码并不“知道”需要哪些实例化，例如不知道main()会用foo<int>()还是foo<unsigned char>()。

Answer 1

实际上，仅用于实例化，我们甚至不必复制签名：

template decltype(foo<int>) foo;

这在这个例子中并没有太大的区别，但是如果你的签名很长而且很乏味的话。

Answer 2

这是显式实例化。

template foo<int>();

它告诉编译器让foo 为int 实现。就像您在 .cpp 文件中为 int 编写实现一样。如果您知道将来将使用哪些类型，这将很有用。如果您在许多翻译单元中使用foo<int>，它可以减少项目中的总编译时间。例如：

文件FooBar.h：

template <typename T>
class Bar
{
public:
    T data;
    void func();
};

template<typename T> void foo();

文件FooBar.cpp：

template <typename T>
void Bar<T>::func()
{
}

template <typename T>
void foo() {
}

// explicit instantiation

template class Bar<int>;
template class Bar<std::string>;
template foo<int>();
template foo<float>();

主要问题是，您的 foo 和 Bar 作为模板化的东西只能用于实例化类型。例如，foo 限制为 int 和 float，Bar 限制为 int 和 std::string。