显式实例化模板类的显式实例化模板方法

Question

我有一个带有模板参数 T 的类 A，它仅限于两种类型：T1 和 T2。因此，我为 T1 和 T2 类型显式实例化了 A 类，这样 A 的功能可以在源文件中定义，而无需在每次包含 A.hpp 时都重新编译。

A.hpp：

template<typename T>
class A {
public:
    void basicMethod();
};

template class A<T1>;
template class A<T2>;

A.cpp：

template<typename T>
void A<T>::basicMethod() {
    // ...
}

但是，现在我想向 A 和 A 添加一个模板化方法，其中模板参数再次被限制为两种类型：S1 和 S2：

A.hpp：

template<typename T>
class A {
public:
    void basicMethod();
    template<typename S>
    void advancedMethod();
};

template class A<T1>;
template class A<T2>;

// How to explicitly instantiate A::advancedMethod here?

A.cpp：

template<typename T>
void A<T>::basicMethod() {
    // ...
}

template<typename T>
template<typename S>
void A<T>::advancedMethod() {
    // ...
}

如何为 (T, S) = {T1, T2} x {S1, S2} 显式实例化 A::advancedMethod？根据我在网上找到的内容，我尝试在 A.hpp 的末尾添加这样的内容：

template void A<T1>::advancedMethod(S1);
template void A<T1>::advancedMethod(S2);
template void A<T2>::advancedMethod(S1);
template void A<T2>::advancedMethod(S2);

但是，这根本不起作用。

Answer 1

类模板的成员函数模板的显式实例化定义

你几乎明白了。正确的语法是：

template void A<T1>::advancedMethod<S1>();
template void A<T1>::advancedMethod<S2>();
template void A<T2>::advancedMethod<S1>();
template void A<T2>::advancedMethod<S2>();

特别注意advancedMethod() 是一个函数模板，它通过单一类型模板 参数参数化，没有函数 参数：您为函数的不同特化的显式实例化定义模板（对于定义它的类模板的不同特化）应该像类模板的显式实例化定义一样，提供模板参数 (<...>) 以指定您希望显式实例化的特化。

最后，advancedMethod() 函数模板自然需要为每个显式实例化的特化定义（通过主模板定义或显式特化）；特别是（cppreference）：

如果函数模板、变量模板、成员函数模板或类模板的成员函数或静态数据成员使用显式实例化定义显式实例化，则模板定义必须是出现在同一个翻译单元中。

---

将模板函数（/class 模板成员函数）的定义与其声明分开：-timl.hpp 模式

作为上述要求的结果，在提供显式实例化定义时，您通常将这些放在相关模板化实体的定义之后，在源文件中，其中典型的用例是模板化实体的公共 API 的用户不应有权访问定义（如您的示例中所示）。这是必不可少的，因为根据[temp.spec]/5，您可能不会在不同的翻译单元上明确地两次实例化相同的专业化：

对于给定的一组模板参数，

• 显式实例化定义在程序中最多出现一次，
• [...]

实施不需要诊断违反此规则的情况。

因此，如果您将显式实例化放在标头中，然后将标头包含在多个源文件中，您的程序将是非良构的，NDR。

// a.hpp
template<typename T>
class A {
public:
    void basicMethod();
    template<typename S>
    void advancedMethod();
};

// a-timpl.hpp
#include "a.hpp"

template<typename T>
void A<T>::basicMethod() {
    // ...
}

template<typename T>
template<typename S>
void A<T>::advancedMethod() {
    // ...
}

// a.cpp
#include "a-timpl.hpp"
#include "t1.hpp"
#include "t2.hpp"
#include "s1.hpp"
#include "s2.hpp"

// Explicit instantiation definitions for
// production intent.
template class A<T1>;
template class A<T2>;

template void A<T1>::advancedMethod<S1>();
template void A<T1>::advancedMethod<S2>();
template void A<T2>::advancedMethod<S1>();
template void A<T2>::advancedMethod<S2>();

对于测试，您同样包含 -timpl.hpp 头文件而不是主头文件（主头文件用于公共 API 公开），这样您就可以使用模板定义来显式实例化测试中使用的特化：

// a_test.cpp
#include "a-timpl.hpp"
#include "t1_mock.h"
#include "t2_mock.h"
#include "s1_mock.h"
#include "s2_mock.h"

// Explicit instantiation definitions for
// test intent.
template class A<T1Mock>;
template class A<T2Mock>;

template void A<T1Mock>::advancedMethod<S1Mock>();
template void A<T1Mock>::advancedMethod<S2Mock>();
template void A<T2Mock>::advancedMethod<S1Mock>();
template void A<T2Mock>::advancedMethod<S2Mock>();