减小模板标题的大小答案

【问题标题】：Reduce sizes of template headers减小模板标题的大小
【发布时间】：2016-05-05 03:31:42
【问题描述】：

我正在开发一个大量使用模板的 C++ 库。对于大多数类，所有代码都驻留在某个.hpp 文件中，该文件将由客户端代码直接为#included。我担心两件事：

是否有一些设计模式可以将实现代码移至“后台”？当我设计非模板类时，我经常将“接口”类和实现类分开，前者会通过getImpl()->foo()之类的方式委托给后者，从而实现代码可以动态链接。我不确定如何为模板执行此操作。 我认为动态链接可能对模板没有意义？
大模板标题（> 1000 行）是否常见？或者这很糟糕？如果它不好，我该怎么办？

我知道这个问题How to reduce output size of template-heavy C++ code?，但我认为我们在问不同的事情：该问题的 OP 正在尝试减小输出的大小，而我正在尝试减小我的库头本身的大小。

更新：例如，如果您要设计std::vector，您将如何组织其接口和实现（如果需要）？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

不要太担心标题的大小。模板几乎总是将所有代码都放在一个标头中，因为每个客户端都必须知道如何实例化类，以防他们创建一个全新的版本（使用不同的模板参数）。

如果您担心 1000 行，请查看矢量。在 Visual Studio 2013 中，它是 3000 行。

话虽如此，您实际上只需要声明随处可用的类并定义一次，就像任何普通类一样。因此，可以有一个没有实现的模板头，然后创建一个带有实现的 .cpp。这个 .cpp 必须强制生成所有你需要的所有模板化类型。

在下面的示例中，B.cpp 的作者必须知道所有将要使用的模板参数。你不需要这么多文件，但我认为这应该涵盖所有场景。

B.h：

template<class T>
struct B
{
    B();
};

B_impl.h：

#include "B.h"
template<class T>
B<T>::B() {}

B.cpp：

#include "B_impl.h"
template struct B<int>;
template struct B<short>;

main.cpp:

#include "B.h"
B<int> b;

【讨论】：

所以可以有一个没有实现的模板头，然后创建一个带有实现的.cpp。这个 .cpp 必须强制生成所有你需要的模板类型。 这是用于客户端代码还是库代码？
我用完整的代码示例编辑了答案（我用模板替换了 typedef，因为 typedef 不实例化模板类）。对库代码执行此操作非常危险，因为您可能不知道客户将使用您的库的每种类型。如果您要发布已编译的二进制文件，则您的二进制文件也必须包含所有实例化。想象一个你不能使用自己的类型的 std::vector。
您可以将 B.h 和 B_impl.h 放入库中以避免这些问题，但我从未见过这样做过。此外，假设 B 类有 20 个函数，而 main.cpp 只使用其中一个。我认为编译器只需要编译 1 函数。但是，如果您使用上述模板 struct B，编译器必须编译所有 20 个函数（可能链接器会删除其中的 19 个）。