c++模板使用及实现模板声明定义的分离

时间：2021-10-05 02:36:22

c++模板是编译器构造具体实例类型的模型，使类型参数化，是泛型编程的基础，泛型就是独立于特定类型。

一、模板分为函数模板和类模板两种。

　　函数模板：template <class 形参名，class 形参名，......> 　　返回值  函数名（参数列表...）{}

　　类模板：template  <class 形参名，class 形参名，......>　　class  类名{ }；

如上是实现函数模板和类模板的方法。在使用时，模板函数和普通函数一致，c++采用参数推导的方式自动生成与传入实参一致的函数实例。类模板在使用时，需要对类型参数赋值，如：

　　Templateclass<类型实参> TempClass;

编译器由此生成传入实参对应的实例类。

注意模板实例化发生在编译阶段，大量使用模板的一个弊端就是造成大量代码生成，使编译变慢。

二、模板的另一个特点是，模板类的声明和实现不能分离，即都在.h文件中。有两中方式实现模板声明和实现的分离。

1、使用.hpp的方式。将模板实现放在.hpp中，并在.h文件最后中加入.hpp的声明。

2、使用显式的模板实例声明，如：

//template.h
#ifndef TEMPLATE_H_
#define TEMPLATE_H_

#include <iostream>

//#include 
template <typename T>
class TemplateDemo{
    public:
        TemplateDemo(T & data, int size);    
    private:
        T *_data;
    protected:    
};

#endif //TEMPLATE_H_

//template.cpp
#include "template.h"

template <typename T>
TemplateDemo<T>::TemplateDemo(T & data, int size){
    if( size != 0){
        this->_data = new T[size];
        for(int i = 0; i < size; i++){
            this->_data[i] = data;
        }
    }
}

template class TemplateDemo<std::string>;
template class TemplateDemo<int>;

三、为什么模板类不能够声明和定义分离?

模板类是编译器生成具体的类的依据，只有模板被使用时才会编译。首先一般编译器都是以一个.cpp文件为一个编译单元，如果模板类的声明和实现是分离的，那么对模板类的定义文件编译，生成.o文件，此时只有模板，没有模板的实例类。c++编译器的工作流程分为预处理、编译、汇编、链接，而模板实例化发生在编译期间，当编译器没有找到模板类的一个特例时，它会认为该特例在另外的文件中（.o或.so），而将问题交给链接器去处理，但是模板的实现文件中没有该实例，无法找到符号，所以一般这种问题的抱错都是”ld error“。

那么为什么模板不被使用就无法编译呢。我们知道，c语言对内存的管理是底层的面向系统的，如果类型参数化的模板类而言，无法得知模板的类型，就无法得知模板类的占用内存。编译器无法为一个不知道大小的类分配内存。所有模板类，不是一个类，而是一个生成类的模板。

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