模板显式实例化如何工作以及何时工作？

Question

这是 C++ primer 第 5 版的练习：

“练习 16.26：假设 NoDefault 是一个没有默认构造函数的 class，我们可以显式实例化 vector<NoDefault> 吗？如果不能，为什么不呢？”

这是我的猜测：

是的，我们可以实例化它：

template <typename T>
class Foo
{
public:
    void func(){cout << x_.value_ << endl;}
private:
    T x_;
};

class Bar
{
public:
    Bar(int x) : value_(x){}
    void print(){}
private:
    int value_{};
template <class T>
friend class Foo;
};

extern template class Foo<Bar>; // instantiation declaration
template class  Foo<Bar>; // instantiation definition


int main()
{

  //  Foo<Bar> f;
}

代码工作正常，但如果我取消注释 main 中的行，我会收到预期的错误，因为 Bar 不是默认构造的。

如果我使用相同的 class Bar 作为 std::vector 的元素类型，它不起作用：

extern template class vector<Bar>; // declaration ok
template class vector<Bar>; // instantiation: doesn't work?!

那么为什么我的 Foo<Bar> 实例化有效但 vector<Bar> 无效？
在我看来，vector<Bar> 不工作是合乎逻辑的，因为显式实例化定义实例化了 [=48= 的所有成员（甚至是未使用的成员） ] 模板;在此示例中，Foo<Bar> 的默认构造函数暗示其元素类型 Bar 的默认 ctor；后者不提供；毕竟 Foo<Bar>() 通常被声明为已删除的成员函数，因为 x_ 没有默认构造函数。所以我不知道为什么 Foo<Bar> 定义有效？！谢谢。

Answer 1

在标准中，[temp.explicit] 部分解释了显式实例化中发生的情况。特别是，p12 规定：

An explicit instantiation definition that names a class template specialization explicitly instantiates the class template specialization and is an explicit instantiation definition of only those members that have been defined at the point of instantiation.

现在，std::vector<T> 有一个构造函数，它接受一个整数 n 并用 n value-initialized T 初始化向量。可以假定此构造函数的定义位于 <vector> header 中的某处（请参阅 Why can templates only be implemented in the header file?）。因此 std::vector<Bar> 的显式实例化定义将使用 T = Bar.

实例化该构造函数

因为这是一个显式实例化，所以实例化的不仅是构造函数的签名，还有整个 body。这必须在某处包含对 Bar 的默认构造函数的调用（可能作为它调用的另一个函数的一部分，此时也将被实例化），因此编译错误作为显式实例化的一部分发生std::vector<Bar> 的定义。请注意，如果您隐式实例化 std::vector<Bar>，它只会实例化（粗略地说）成员函数的签名。这就是为什么实际定义和使用 std::vector<Bar> objects 是合法的，只要您不调用任何需要 Bar 默认构造函数存在的函数。

Foo<Bar>显式实例化定义成功的原因是，当Foo<Bar>被实例化时，编译器将其默认构造函数标记为已删除（只要有 non-default-constructible non-static 成员，这种情况就会发生）。因此，它在任何时候都不会尝试编译任何需要 Bar 默认构造函数的代码，并且不会发生错误。

模板显式实例化如何工作以及何时工作？

How template explicit instantiation works and when?

c++

template-instantiation