函数模板特化的显式实例化

Question

我正在尝试创建一个专门用于某些给定类型的全局函数模板。它看起来像这样：

A.h（主模板、模板特化、外部）

template <typename T> void foo() { std::cout << "default stuff" << std::endl; }
template<> void foo<int>() { std::cout << "int stuff" << std::endl; }
extern template void foo<int>();

A.cpp（显式实例化）

template void foo<int>();

B.h

void bar();

B.cpp（包括A.h）

 void bar() { foo<int>(); }

main.cpp

foo<int>();
bar();

编译器在我身上崩溃：“'void foo()' 的多个定义。我认为 extern 应该处理这个问题。B 编译单元不应该实例化 foo，而是使用 A 实例化link 时间，不是吗？我这里哪里错了？

请注意，如果我不专门化 foo，代码编译得很好。函数特化和实例化之间是否存在某种冲突？

Answer 1

这里不需要extern来抑制实例化。通过声明显式特化，您已经告诉任何调用 foo<int> 的代码使用显式特化而不是主模板。相反，您只想在 A.h 中声明专业化，然后在 A.cpp:

中定义它

// A.h
template <typename T> void foo() { std::cout << "default stuff" << std::endl; }
template <> void foo<int>();

// A.cpp
template <> void foo<int>() { std::cout << "int stuff" << std::endl; }

如果您想在某个翻译单元中提供主模板的显式实例化，并且不是显式特化，那么您使用extern是合适的。

Answer 2

由于 Brian 的回答为您提供了一个可行的解决方案并解释了为什么您不需要 extern，因此我将详细说明您的情况。

首先，您说您的编译器崩溃了，所以您假设这是一个编译器错误。这不是实际情况。使用您的代码，A.cpp、B.cpp 和 main.cpp 都可以自行成功编译。没有编译错误。在 visual studio 2017 CE 中，直到我尝试构建程序时，它才崩溃。这是我的 IDE 的构建错误。

1>------ Build started: Project: Temp, Configuration: Debug Win32 ------
1>B.obj : error LNK2005: "void __cdecl foo<int>(void)" (??$foo@H@@YAXXZ) already defined in A.obj
1>main.obj : error LNK2005: "void __cdecl foo<int>(void)" (??$foo@H@@YAXXZ) already defined in A.obj
1>C:\Users\...\Temp.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found
1>Done building project "Temp.vcxproj" -- FAILED.
========== Build: 0 succeeded, 1 failed, 0 up-to-date, 0 skipped ==========

你这里有一个 Linking 错误。由于多个定义的符号，它无法 link。

让我们检查一下您的代码：

A.h

#pragma once
#include <iostream>

// Not just a declaration of void foo<T>() but also a definition!
template<typename T> void foo() { std::cout << "default stuff\n"; }
// Not just a declaration of void foo<int>() but also a specialized definition!
template<> void foo<int>() { std::cout << "int stuff\n"; }
// external explicit instantiation 
extern template void foo<int>();

A.cpp

#include "A.h"
// explicit instantiation 
template void foo<int>();

B.h

#pragma once
void bar();

B.cpp

#include "B.h"
#include "A.h"

void bar() {
    // instantiation to call foo
    foo<int>();
}

main.cpp

#include "A.h"
#include "B.h"
int main() {
    // instantiation to call foo
    foo<int>();
    bar();

    return 0;
}

这里发生的是所有 3 个都在编译，但是当它转到 linker 通过传递三个目标文件来构建单个可执行文件时，它失败了。编译器只检查语言语法 - 语法并将其转换为目标文件。 linker 从编译器接收目标文件并为变量、函数、classes 等创建所有需要的符号。

它在 main 中查找并看到 #include "A.h" 和 #include "B.h" 所以预编译器已经进行了文本替换并在顶部粘贴了 A.h 和 B.h页面，因此属于 A.cpp 和 B.cpp 翻译单元的 A.h 和 B.h 中的所有代码现在也位于 main.cpp 翻译单元中。所以它看到了 foo 模板对象，而且碰巧看到了不止一个定义！这与您使用 extern 无关。为了证明这一点，我可以删除您的一些代码，但仍然会生成相同的构建错误，因为它因多个定义而失败 link。

A.h

#pragma once
#include <iostream>

template<typename T> void foo() { std::cout << "default stuff\n"; }
template<> void foo<int>() { std::cout << "int stuff\n"; }

A.cpp

#include "A.h"

main.cpp

#include "A.h"

int main() {
    foo<int>();

    return 0
}

给出基本相同的构建-linking错误：

1>------ Build started: Project: Temp, Configuration: Debug Win32 ------
1>main.cpp
1>main.obj : error LNK2005: "void __cdecl foo<int>(void)" (??$foo@H@@YAXXZ) already defined in A.obj
1>C:\Users\...\Temp.exe : fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found
1>Done building project "Temp.vcxproj" -- FAILED.
========== Build: 0 succeeded, 1 failed, 0 up-to-date, 0 skipped ==========

两者之间的唯一区别是在 A 和 B 中找到了多重定义，而在第二个实例中甚至没有使用 B 就找到了多重定义 A。

要解决此问题，请使用 Brian's 答案！基本上，经验法则是在 headers 中包含 declarations，在 cpp 文件中包含 definitions，除非您的定义在特定的 class 或命名空间中，而不是在全局范围。

函数模板特化的显式实例化

Explicit instantiation of function template specialization

c++

templates

instantiation

specialization

explicit