情景1：定义在 h 文件
- File: SourceFile.h
#ifndef SOURCEFILE_H
#define SOURCEFILE_H
#include <iostream>
class SourceFile {
public:
template<typename T>
SourceFile(const char* name, T val) {
std::cout << "SourceFile constructor" << std::endl;
}
};
#endif // SOURCEFILE_H
- File: main.cc
#include "SourceFile.h"
int main() {
SourceFile sf("1.txt", 10); // Compiled OK!
return 0;
}
此时，模板函数不需要实例化。
情景2：定义在 cpp 文件
- File: SourceFile.h
// File: SourceFile.h
#ifndef SOURCEFILE_H
#define SOURCEFILE_H
#include <iostream>
class SourceFile {
public:
template<typename T>
SourceFile(const char* name, T val);
};
#endif // SOURCEFILE_H
- File: SourceFile.cc
#include "SourceFile.h"
template<typename T>
SourceFile::SourceFile(const char* name, T val) {
std::cout << "SourceFile constructor" << std::endl;
}
// Explicit instantiations
// 如果定义在 cpp 文件中，必须在 cpp 文件显式实例化模板构造函数
// 否则报错：
// undefined reference to `SourceFile::SourceFile<int>(char const*, int)'
template SourceFile::SourceFile(const char* name, int val); // Required!
- File: main.cc
#include "SourceFile.h"
int main() {
SourceFile sf("1.txt", 10); // Compiled OK!
// ld error:
// undefined reference to `SourceFile::SourceFile<float>(char const*, float)'
SourceFile sfd("2.txt", 1.0f); // ld error!
return 0;
}
此时，必须在 SoureFile.cc 中显式实例化模板函数。
示例
除了模板构造函数，一般模板函数也是如此：
- File: some.h
#ifndef SOME_H
#define SOME_H
#include <iostream>
template<typename T>
void func(T x );
#endif // SOME_H
- File: some.cc
#include "some.h"
template<typename T>
void func(T x) {
std::cout << "func(" << x << ")" << std::endl;
}
// Explicit Initilizations
template void func(int x);
- File: main.cc
#include "some.h"
int main() {
func(20); // OK!
func(10.0); // ld ERROR!
return 0;
}
原因分析
cpp 文件是单独编译的。模板类/函数没有生成真正的类/函数的实体（不是指对象实体），必须要在编译期决定。但是，如果模板的定义写在 some.cc 文件中，却没有实例化模板，这就导致 some.o 中没有对应的实体的定义。那么，当 main.o 在连接阶段去寻找真正的模板对应的类/函数的实体定义时会出错。
相反，如果定义直接写在 h 文件中，当 main.cc include 这个 h 文件，并且调用对应的模板函数/类时，编译器就得知了怎么去实例化模板，故在编译期对应的模板就已经被实例化了。
