模板运算符链接器错误

Question

我有一个链接器错误，我已简化为一个简单的示例。 构建输出是：

debug/main.o：在函数main':
C:\Users\Dani\Documents\Projects\Test1/main.cpp:5: undefined reference tolog& 日志::运算符 collect2: ld 返回 1 退出状态

链接器似乎忽略了 log.cpp 中的定义。
我也不能将定义放在 log.h 中，因为我多次包含该文件并且它抱怨重新定义。

main.cpp:

#include "log.h"

int main()
{
    log() << "hello";
    return 0;
}

log.h:

#ifndef LOG_H
#define LOG_H

class log
{
public:
    log();
    template<typename T>
    log &operator <<(T &t);
};

#endif // LOG_H

log.cpp:

#include "log.h"
#include <iostream>

log::log()
{
}

template<typename T>
log &log::operator <<(T &t)
{
    std::cout << t << std::endl;
    return *this;
}

Answer 1

我猜这是你第一次使用模板，所以我会尽量说教。

您可以将模板视为某种类型感知的宏。这种类型意识当然不容忽视，因为它免费提供类型安全。然而，这确实意味着模板函数或类不是函数或类：它们是用于生成函数或类的模型。

例如：

template <class T>
void foo(T t) { std::cout << t << "\n"; }

这是一个模板函数，它允许我定义一次并将其应用于许多不同的类型。

int i;
foo(i); // [1]

这会导致template 的实例化。基本上就是根据模型创建一个函数，但是将所有出现的T替换为int。

double d;
foo(d);    // Another instantiation, this time with `T` replaced by `double`
foo(d);    // foo<double>() already exists, it's reused

现在，这个模型的想法非常重要。如果头文件中没有模型的定义，则编译器不知道如何定义方法。

所以，这里有 2 个解决方案：

1. 在标题中定义
2. 显式实例化它

两者有不同的用途。

(1) 是经典的方式。这更容易，因为您不会将用户限制为类型的子集。但是，这确实意味着用户依赖于实现（更改它，她重新编译，并且您需要在标题中提取依赖项）

(2) 很少使用。为完全符合其要求的标准：

• 您在标头中声明特化 (template <> void foo<int>();) 以便让编译器知道它存在
• 您在链接的翻译单元之一中完全定义它

主要优点是，与经典函数一样，您可以将客户端与实现隔离开来。

gcc 非常宽松，因为您可以放弃声明，它应该可以工作。

我还应该注意，可以使用不同的实现两次定义一个方法。这当然是一个错误，因为它直接违反了 ODR：一个定义规则。然而，大多数链接器不会报告它，因为每个对象都有一个实现是很常见的，他们只是选择第一个并假设其他的将是等效的（这是模板的特殊规则）。因此，如果您确实想使用显式实例化，请务必只定义一次。

Answer 2

当您创建模板时，您应该将定义放在标题中或在 cpp 中使用 export 关键字。不幸的是，许多（几乎所有）编译器在这种情况下只是忽略export，所以您唯一的选择是将定义放入您的头文件中。

Answer 3

您有两个标准选项：

1. 在头文件中定义操作符

2. Explicitly instantiate the template