实现C++模板类头文件和实现文件分离的方法

如何实现C++模板类头文件和实现文件分离，这个问题和编译器有关。

引用<<C++primer（第四版）>>里的观点：1）标准C++为编译模板代码定义了两种模型：“包含”模型和“分别编译”模型。2）所有编译器都支持“包含”模型，某些编译器支持“分别编译”模型。

问题的提出：（帖子在：http://topic.youkuaiyun.com/u/20101215/15/f4f270f2-f0f9-4c5f-8765-1bfde2aeebbf.html）

第一种方法：按C++primer中的“包含”模型，在定义模板类的头文件中的末行用语句：#include "template_compile.cpp"

在类模板头文件template_compile.h中：

 

[cpp]  view plain copy print ?

 

1. template<class T>  
2. class base  
3. {  
4. public:  
5.     base() {};  
6.     ~base() {};  
7.     T add_base(T x,T y);  
8. };  
9. #include "template_compile.cpp"  

 

 

在类模板的实现文件template_compile.cpp中：

 

[cpp]  view plain copy print ?

 

1. template<class T>  
2. T base<T>::add_base(T x,T y)  
3. {  
4.     return x+y;  
5. }  

 

 

在使用模板的测试文件use_template.cpp中：

 

[cpp]  view plain copy print ?

 

1. #include<iostream>  
2. #include "template_compile.h"  
3. using namespace std;  
4. void main()  
5. {  
6.     base<int> bobj;  
7.     cout<<bobj.add_base(2,3)<<endl;  
8. }  

 

 

这种方法不能通过编译，"template_compile.cpp"文件不能"看见"“template_compile.h"文件。

然而：如果我把类模板的实现文件里代码放在类模板的头文件中，注释掉：#include "template_compile.cpp"，编译和运行不会有任何错误。理论上”把类模板的实现文件里代码放在类模板的头文件中“和”在定义模板类的头文件中的末行用语句：#include "template_compile.cpp" “是一致的，但编译器就是通不过。

实验证明：VC9.0不支持C++primer中所说的“包含”模型。

第二种方法：bruceteen提出的：使用define

在类模板头文件template_compile.h中：

 

[cpp]  view plain copy print ?

 

1. template<class T>  
2. class base  
3. {  
4. public:  
5.   base() {};  
6.   ~base() {};  
7.   T add_base(T x,T y);  
8. };  
9. #define FUCK  
10. #include "template_compile.cpp"  

 

 

在类模板的实现文件template_compile.cpp中：

 

[c-sharp]  view plain copy print ?

 

1. #ifdef FUCK  
2. template<class T>  
3. T base<T>::add_base(T x,T y)  
4. {  
5.   return x+y;  
6. }  
7. #endif  

 

 

测试文件不变。

实验证明：在VC9.0中，这种方法可以实现类模板头文件和实现文件的分离

方法三：

在类模板头文件template_compile.h中：

 

[cpp]  view plain copy print ?

 

1. template<class T>  
2. class base  
3. {  
4. public:  
5.     base() {};  
6.     ~base() {};  
7.     T add_base(T x,T y);  
8. };  

 

 

在类模板的实现文件template_compile.cpp中：

 

[c-sharp]  view plain copy print ?

 

1. #include "template_compile.h"  
2. template<class T>  
3. T base<T>::add_base(T x,T y)  
4. {  
5.     return x+y;  
6. }  

 

 

在使用模板的测试文件use_template.cpp中：使用#include "template_compile.cpp"

 

[c-sharp]  view plain copy print ?

 

1. #include<iostream>  
2. #include "template_compile.cpp"  
3. using namespace std;  
4. void main()  
5. {  
6.     base<int> bobj;  
7.     cout<<bobj.add_base(2,3)<<endl;  
8. }  

 

 

实验证明：在VC9.0中，这种方法可以实现类模板头文件和实现文件的分离。

 

另外实验证明：VC9.0不支持“分别编译”模型。

C++中每一个对象所占用的空间大小，是在编译的时候就确定的，在模板类没有真正的被使用之前，编译器是无法知道，模板类中使用模板类型的对象的所占用的空间的大小的。只有模板被真正使用的时候，编译器才知道，模板套用的是什么类型，应该分配多少空间。这也就是模板类为什么只是称之为模板，而不是泛型的缘故。

既然是在编译的时候，根据套用的不同类型进行编译，那么，套用不同类型的模板类实际上就是两个不同的类型，也就是说，stack<int>和stack<char>是两个不同的数据类型，他们共同的成员函数也不是同一个函数，只不过具有相似的功能罢了。&amp;amp;lt;img src=&quot;https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/5f8342b76089e6323ddf546a65b34d05.png&quot; data-rawwidth=&quot;749&quot; data-rawheight=&quot;308&quot; class=&quot;origin_image zh-lightbox-thumb&quot; width=&quot;749&quot; data-original=&quot;https://pic2.zhimg.com/1772de8abdd112a50e533e3c018535a1_r.jpg&quot;&amp;amp;gt;如上图所示，很简短的六行代码，用的是STL里面的stack，stack&amp;amp;amp;lt;int&amp;amp;amp;gt;和stack&amp;amp;amp;lt;char&amp;amp;amp;gt;的默认构造函数和push函数的入口地址是不一样的，而不同的stack&amp;amp;amp;lt;int&amp;amp;amp;gt;对象相同的函数入口地址是一样的，这个也反映了模板类在套用不同类型以后，会被编译出不同代码的现象。

如上图所示，很简短的六行代码，用的是STL里面的stack，stack<int>和stack<char>的默认构造函数和push函数的入口地址是不一样的，而不同的stack<int>对象相同的函数入口地址是一样的，这个也反映了模板类在套用不同类型以后，会被编译出不同代码的现象。

所以模板类的实现，脱离具体的使用，是无法单独的编译的；把声明和实现分开的做法也是不可取的，必须把实现全部写在头文件里面。为了清晰，实现可以不写在class后面的花括号里面，可以写在class的外面。