C++ 模板在 .h 中声明，在 .hpp 中定义答案

【问题标题】：C++ templates declare in .h, define in .hppC++ 模板在 .h 中声明，在 .hpp 中定义
【发布时间】：2010-08-19 21:14:09
【问题描述】：

我看到一些代码，其中开发人员在 .h 文件中定义了一个类模板，并在 .hpp 文件中定义了它的方法。这让我有点意外。

在处理模板时，C++ 中是否有特定的约定以及它们应该在哪些文件中？

例如，假设我有一个 Vector 类模板，其中包含用于向量运算（加、减、点等）的方法。如果模板参数是float（比较运算符），我还想专门化某些函数。您将如何在文件之间分隔所有这些（指定是否为 .h、.hpp、.cpp）。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

通常（根据我的经验，YMMV）hpp 文件是#include-ed CPP 文件。这样做是为了将代码分成两个物理文件，一个主包含文件和一个实现细节文件，您的库的用户不需要知道这些文件。这样做是这样的：

super_lib.h（您的客户需要的唯一文件`#include`）

template<...> class MyGizmo
{
public:
  void my_fancy_function();
};

#include "super_lib_implementation.hpp"

template<...> void MyGizmo<...>::my_fancy_function()
{
 // magic happens
}

【讨论】：

【解决方案2】：

这对我来说听起来很不寻常。模板的定义和所有特化必须与其声明一起编译，export 模板除外，该功能实际上不存在。

C++0x 确实引入了extern 模板声明，它允许您在不同的源文件（翻译单元）中定义明确的特化。这已经作为 GCC 和其他平台的扩展存在。

拆分成两个文件可能有助于稍微“隐藏”实现，或者允许对 doxygen 进行某种惰性。

啊哈！也可能使用预编译的头文件来改善编译时间。编译器可以在每个文件的基础上缓存标头。然后可以修改单独的“实现”标题而不接触“接口”标题。但反之亦然，实现头文件仍将占用大部分编译时间，而且收益将非常脆弱，并且取决于平台和所做的特定更改。最后，PCH 改进了几个源文件的时间，优化头依赖是没有意义的。

【讨论】：

不同意“傻”。如果模板库很复杂或有许多功能，从可读性的角度来看，将实现拆分为 hpp 文件很有意义。
@John：很好，“不寻常”。但是，从中间拆分文件并加入#include，您可以获得多少可读性？可读性来自于将原型声明放在顶部，而不是拆分文件。
有时很多。我同意同样可以通过将实现推到同一个文件的末尾来完成，但我个人更喜欢尽可能只将用户需要知道的内容放在头文件中。添加更多的东西变得混乱。不过，我认为这里没有正确或错误的意见。

【解决方案3】：

在我看来，这是一种令人困惑的代码分离方式。 .h 代表 header，.hpp 代表 C++ header。将模板定义放入.hpp 而其他代码放入.h 似乎滥用文件扩展名。

模板代码通常与模板声明一起写在一个标头中，或者在另一个标头中，也可以像.tcc之类的特殊后缀，然后包含在放入模板声明的标头中。但实际上，文件扩展名无关紧要，只要您在项目中保持一致即可。

例外情况是您使用显式实例化，并且确切地知道您将需要哪些实例化。想象一下，您有一个模板，以及它的两个实例：

template<typename T>
struct SymbolTable {
  T *lookup();
  // ...
};

template struct SymbolTable<GlobalSym>;
template struct SymbolTable<LocalSym>;

你不需要将lookup等的定义放到header中。您可以将它们全部放入.cpp 文件中，以及两个显式实例化指令。

您问的最后一点是关于另一个主题：显式专业化。我建议您对此提出单独的问题。简而言之，所有模板参数都具有具体值/类型的显式特化定义应放入.cpp 文件中，但需要将它们的声明放入标题中（以告诉其他人这些特定成员是特化的）。

【讨论】：

我从未见过hpp 用于除#include-ed 实现文件之外的任何东西。不同的笔画，我想。就个人而言，我使用inc 来实现这样的目的。
@John all 提升标头以.hpp 结尾，包括cstdint.hpp。事实上，在我的 boost 头目录中，只有 8 个 .h 文件（一些 C python 的东西等），但有 7074 个 .hpp 文件。
@litb：很公平。诚然，我并没有经常使用 boost，而且我忘记了 boost 以这种方式使用hpp。

【解决方案4】：

我从未听说过将类声明放在.h 中，将模板定义放在.hpp 中。我见过的每个项目都采用了.h 和.hpp 的意思相同的方法，你应该标准化一个（通常是.h）。

模板方法可以放在.h 文件的末尾，也可以放在单独的-inl.h 文件中（如Google C++ Style Guide 所建议的那样）。

【讨论】：

【解决方案5】：

我认为分离接口 (.h) 和实现 (.hpp) 文件的一个方面是模板的用户（即另一个开发人员）只需查看 .h 文件即可了解如何使用模板，而不会被其实际实现分心。

【讨论】：

【解决方案6】：

如果我们在 .h 文件中定义类模板，并在 .hpp 文件中定义其方法，那么我们必须在 .h 文件中 #include .hpp 文件。在 .h 文件的末尾简单地定义方法更容易（然后不需要 .hpp 文件）。

【讨论】：

【解决方案7】：

Boost 库对包含声明和实现的标头使用“.hpp”。在这种情况下，无需链接（预编译）库。

就 Boost 思想而言，“.inl”之类的扩展名可能是描述模板声明头的“实现”源文件的好主意。

【讨论】：