類模板的分離編譯-創(chuàng)新互聯(lián)

一直覺得模板類是特別神奇的東西，它可以構(gòu)造出不同類型的對象，使代碼更加的靈活。這個(gè)過程就是類模板的實(shí)例化。

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 我們使用類的模板寫一個(gè)stack類：

#include<assert.h>
#include"Seqlist1.h"
using namespace std;
template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
class Stack
{
public:
	void Push(const T& x)
	{
		_con.Pushback(x);
	}
	void Pop()
	{
		_con.Popback();
	}
	bool Empty()
	{
		return Size() == 0;
	}
	size_t Size()
	{
		return _con.Size();
	}
	T& Top()
	{
		size_t size = Size();
		assert(size > 0);
		return _con[size - 1];
	}
	void print()
	{
		_con.Print();
	}
	T& operator[](size_t index)
	{
		return _con[index];
	}
protected:
	Container _con;
};

 其中我們可以傳入不同類型的T，class Continer是類型T的一個(gè)容器，這里默認(rèn)是用自定義的一個(gè)順序表來當(dāng)容器。編譯器就會構(gòu)造出不同的代碼出來。

 這樣的實(shí)現(xiàn)方式是在類內(nèi)定義成員函數(shù)，并把整個(gè)類放在.h中，這種方式叫做類模板的包含模式。這樣的定義方式是有好處的，要使用Stack這個(gè)類，只要在頭文件內(nèi)包含類體就可以了，編譯器很容易就可以找到類的定義。當(dāng)然這種方式是有弊端的，如果一個(gè)類的成員函數(shù)個(gè)數(shù)很多并且很復(fù)雜，無疑在你去閱讀或者修改定義的時(shí)候會讓人很頭疼，不能快速找到成員函數(shù)的定義。

 還好C++提供了另外一種方式——將成員函數(shù)的聲明放在類體內(nèi).h中，將函數(shù)的定義放在.cpp中，就相當(dāng)與類外定義，我們把這種方式叫做類模板的分離模式。這樣寫出來的代碼是很美觀的，并且易于修改。

//.h文件
#include<assert.h>
#include"Seqlist1.h"
using namespace std;
template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
class Stack
{
public:
	void Push(const T& x);
	void Pop();
	bool Empty();
	size_t Size();
	T& Top();
	void print();
	T& operator[](size_t index);
protected:
	Container _con;
};

//.cpp文件
//類外定義

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
void Push(const T& x)
{
_con.Pushback(x);
}


template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
void Pop()
{
_con.Popback();
}

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
bool Empty()
{
return Size() == 0;
}

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
size_t Size()
{
return _con.Size();
}

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
T& Top()
{
size_t size = Size();
assert(size > 0);
return _con[size - 1];
}

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
void print()
{
_con.Print();
}

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
T& operator[](size_t index)
{
return _con[index];
}

 類模板的分離模式就會牽扯出一些問題，比如說編譯器在構(gòu)造對象的時(shí)候它怎么找函數(shù)的定義的，因?yàn)楹瘮?shù)的定義是在.cpp文件中的。這就是類模板的分離編譯問題。

 假設(shè)我們stack類是放在stack.h中的，成員函數(shù)的定義放在stack.cpp中的，然后類的調(diào)用放在main.cpp中，并且在main.cpp中包含了stack.h。

 按照我們通常的思路：

  • 編譯main.cpp時(shí)，編譯器不知道f（f是成員函數(shù)中的任意一個(gè)函數(shù)）的實(shí)現(xiàn)，所以當(dāng)碰到對它的調(diào)用時(shí)只是給出一個(gè)指示，指示連接器應(yīng)該為它尋找f的實(shí)現(xiàn)體。這也就是說main.obj中沒有關(guān)于f的任何一行二進(jìn)制代碼。

  • 編譯test.cpp時(shí)，編譯器找到了f的實(shí)現(xiàn)。于是乎f的實(shí)現(xiàn)（二進(jìn)制代碼）出現(xiàn)在test.obj里。

  • 連接時(shí)，連接器在test.obj中找到f的實(shí)現(xiàn)代碼（二進(jìn)制）的地址（通過符號導(dǎo)出表）。然后將main.obj中懸而未決的call XXX地址改成f實(shí)際的地址，pofect。

但是當(dāng)你編譯的時(shí)候，編譯器就會報(bào)鏈接錯(cuò)誤，找不到成員函數(shù)的定義。說明我們的思路是錯(cuò)誤的。對于模板，在沒有實(shí)例化出對象之前是不會被編譯成二進(jìn)制代碼的，而實(shí)例化是在程序運(yùn)行的時(shí)候（也就是用到模板的時(shí)候）才實(shí)例化出對象，實(shí)例化是在編譯器對代碼進(jìn)行編譯的后面才發(fā)生的。這樣問題就迎刃而解了，我們得手動(dòng)的在main中包含.cpp文件，讓編譯器知道有函數(shù)的定義，這樣編譯器就不會報(bào)錯(cuò)了。

這里有必要提醒（總結(jié)）一下的是：

  • 如果你的類不是用模板實(shí)現(xiàn)的，就不會有分離編譯的問題，也就是說，即使你的類的成員函數(shù)是在類外定義的也不用include .cpp文件，不管你用沒用到都會實(shí)例化出代碼出來，就會編譯成二進(jìn)制文件，在鏈接時(shí)就會鏈接起來。

  • 如果你的類是模板類，并且想要在類外定義成員函數(shù)，就必須include .cpp文件。

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標(biāo)題路徑：http://www.muchs.cn/article20/dpgsjo.html

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