实现c++模板的优雅解决方案

Question

受此2009年问题的启发

背景:我目前正在从事一个小型c++项目，并决定尝试创建自己的模板类。我立刻碰到了十几个链接器错误。

目前，我的理解是，模板专门化直到它们绝对需要时才会生成，这意味着模板类的实现必须是内联的，或者在底部有一个显式实例化。(为什么其中一个暗示另一个，我不太确定)

问:为什么会这样？如果模板是在一个单独的.cpp文件中实现的，那么编译顺序是否有什么特别之处，使得编译器无法按需实例化模板？在我看来，头和实现只是简单地附加在一起。

此外，我所链接的问题最初是在十多年前发布的，一些评论指出，提到的c++-faq引用已经过时，所以我想知道更新的标准是否支持支持单独的头/实现文件和隐式实例化的解决方案。

Answer 1

为什么会这样呢？当模板在第一阶段通过两个阶段编译时，编译器主要检查语法错误。如果在模板中没有发现错误，则可以合法使用，但在此阶段编译器不为其生成任何代码。在第二阶段，编译器将为您使用的模板函数的所有类成员函数生成代码。

因为模板是在编译时计算的。那么，当编译器编译它时会发生什么呢？例如，如果您在templated.hpp文件中定义了一个模板，并在implementation.cpp文件中实现了它。编译器将每个文件分别编译成一个对象，然后链接器将它们链接到一起。由于模板是在编译时评估的，所以编译器需要在编译时实现它，如果您在不同的实现文件中使用它，则无法使用它。因此，链接者向您抱怨，我无法为您的模板找到T类型的实现。这一切都发生在编译时。

到目前为止，在C++20甚至C++23模板仍然需要在编译时进行评估之前--尽管C++添加了新的概念modules --我不确定它是否可以以这种方式使用，但是您可以阅读关于它的这里。