完美转发无法 link 具有显式模板实例化指令（EIDir；a.k.a。手动实例化）

Question

问题是当构造函数定义隐藏在实现中时，为什么链接器无法完美转发模板 class 的构造函数（g++，版本 7.5，Ubuntu 18.4）文件 (*.cpp) 但在 main.cpp?

中显式实例化

具体来说： fwd_machine.hpp:

#include <memory>
#include <stdexcept>

template<typename T>
struct some_type
{
 some_type(int, void*); // ld error: undefined reference to `some_type<int>::some_type(int, void*)'

 // if no EIDir, i.e., defined in the header,
 // then it works fine:
 //
 //some_type(int, void*){}
 //
 // or:
 // if explicit specialization used (with pass-through version in the header)
 // then it also works fine:
 //
 // some_type(int, void*){
 //   throw std::runtime_error("Error: only specializations whould be called...");
 // }
 // okay
};

struct factory_t
{
 template<typename some_t, typename... Args>
 decltype(auto)
 operator()(Args&&... args)
 {
   return std::make_unique<some_t>(some_t(std::forward<Args>(args)...));
 }
};

template<typename FType, typename...Fargs>
constexpr
decltype(auto) launch(FType f, Fargs&&... args)
{
 return f.template operator()<some_type<int>>(std::forward<Fargs>(args)...);
}

其中 launch() 函数模板运行一个通用仿函数，通过 r-value 获取可变参数，以便它们可以被转发。在这种情况下，some_type 的构造函数（通过从中生成 unique_ptr）。

但是，我需要隐藏在实现文件中的构造函数定义： fwd_machine.cpp:

#include "fwd_machine.hpp"

// if no EIDir, i.e., defined in the header,
// then it works fine...

// or:
// if explicit specialization used (with pass-through version in the header)
// then it also works fine:
//
//template<>
//some_type<int>::some_type(int, void*){} // okay

template<typename T>
some_type<T>::some_type(int, void*){} // ld error: undefined reference to `some_type<int>::some_type(int, void*)'

然后在主体中，我对整个 class 使用手动实例化： main_fwd_issues.cpp:

#include <iostream>
#include "fwd_machine.hpp"

// g++ -std=c++14 fwd_machine.cpp main_fwd_issues.cpp -o mfi.exe

// if no EIDir or specialization, then it works fine...
//
template class some_type<int>;

int main(void)
{
  int i{1};
  void* p{nullptr};

  auto uniq_p = launch(factory_t{}, i, p);

  std::cout<<"Finishing up...\n";
  return 0;
}

但是，如上所述，我收到链接器错误：undefined reference to `some_type<int>::some_type(int, void*)'

我找到的唯一解决方案是使用自动模板实例化（即在 header 中提供构造函数的定义）；或者，使用显式特化（在 header 中定义一个不被调用的通用构造函数，并在实现文件中针对 <int> 进行特化）。我尝试的任何其他方法（限定构造函数的签名；未在 launch() 或 factory_t::operator() 中使用完美转发）都失败了。

我想了解为什么链接器无法使用 some_type 的手动实例化，以及是否仍然可以使用手动实例化（并避免特化）。

Answer 1

Class template @ cppreference

The complete definition must appear before the explicit instantiation of a class template

当您尝试在 main.cpp 中实例化它时，您的程序并非如此。

显式实例化 some_type<int> 的正确方法是添加

// in fwd_machine.hpp
extern template class some_type<int>;

// in fwd_machine.cpp (after the definition is complete):
template class some_type<int>;

完美转发无法 link 具有显式模板实例化指令（EIDir；a.k.a。手动实例化）

Perfect forwarding fails to link with explicit template instantiation directives (EIDir; a.k.a. manual instantiation)

c++

c++14

variadic-templates

perfect-forwarding

explicit-instantiation