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Andrej Levkovitch
Asked:2020-07-10 23:26:20 +0000 UTC2020-07-10 23:26:20 +0000 UTC

类外的模板成员特化

  • 772

例如，有一个具有模板成员函数的类get不专门处理该类的标头。在另一个文件中（cpp在这个类声明之外），我创建了这个模板的两个特化，稍后将在代码中使用。所以，编译后，我得到一个很奇怪的结果：在调试版本（优化-O0）中，调用模板成员时，我调用了专门的函数，而在发布版本（优化）-O3中，调用了“空”的......

为什么？

这是一个例子：

结构体：

.
├── build.cmake
├── CMakeLists.txt
├── main.cpp
├── TemplateClass.hpp
└── utils.cpp

编码：

# cmake

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

project(template)

include(build.cmake)

set(PROJECT_SRC
  main.cpp
  utils.cpp
  )

add_executable(${PROJECT_NAME} ${PROJECT_SRC})

# build.cmake

set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS ON)

if(NOT CMAKE_BUILD_TYPE)
  SET(CMAKE_BUILD_TYPE Release)
endif(NOT CMAKE_BUILD_TYPE)

if(NOT DEFINED BUILD_SHARED_LIBS)
  set(BUILD_SHARED_LIBS ON)
endif()

if(${CMAKE_BUILD_TYPE} STREQUAL Debug)
  enable_testing()
  include(CTest)
endif()


if("${CMAKE_CXX_COMPILER_ID}" STREQUAL "MSVC")
else()
  set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "${CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE} -Wall")
  set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG} -Wall -Wextra -Wshadow -Wnon-virtual-dtor -pedantic -g -O0")
endif()

set(CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY "${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/bin")
set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY "${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/lib")
set(CMAKE_ARCHIVE_OUTPUT_DIRECTORY "${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/lib")


option(leak_check "set leak_check" 0)
option(profiling "set profiling" 0)
option(thread_check "set thread_check" 0)

if(${CMAKE_BUILD_TYPE} STREQUAL Debug AND leak_check)
  set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG} -fsanitize=address -fno-omit-frame-pointer")
endif()

if(${CMAKE_BUILD_TYPE} STREQUAL Debug AND thread_check)
  set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG} -fsanitize=thread")
endif()

if(${CMAKE_BUILD_TYPE} STREQUAL Debug AND profiling)
  set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG} -pg")
  set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS_DEBUG} -pg")
  set(CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS_DEBUG} -pg")
  set(CMAKE_STATIC_LINKER_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS_DEBUG} -pg")
endif()


if("${CMAKE_CXX_COMPILER_ID}" STREQUAL "MSVC")
  set(CMAKE_WINDOWS_EXPORT_ALL_SYMBOLS ON)
endif()


message(STATUS "buid type        " ${CMAKE_BUILD_TYPE})
message(STATUS "Project          " ${PROJECT_NAME})
message(STATUS "c compiler       " ${CMAKE_C_COMPILER})
message(STATUS "cxx compiler     " ${CMAKE_CXX_COMPILER})
message(STATUS "build tests      " ${BUILD_TESTING})
message(STATUS "build shared     " ${BUILD_SHARED_LIBS})
message(STATUS "leak   sanitizer " ${leak_check})
message(STATUS "thread sanitizer " ${thread_check})
message(STATUS "profiling        " ${profiling})

// main.cpp

#include "TemplateClass.hpp"
#include <cstdlib>
#include <iostream>

int main(int argc, char *argv[]) {
  (void)argc;
  (void)argv;

  TemplateClass a{"string", 0.5};

  std::cout << "first: " <<  a.get<std::string>() << std::endl;;
  std::cout << "second: " <<  a.get<double>() << std::endl;;

  return EXIT_SUCCESS;
}

// TemplateClass.hpp

#pragma once

#include <string>

class TemplateClass {
public:
  template <typename T>
  T get() const {
    return T{};
  }

  std::string string_;
  double      double_;
};

// utils.cpp

#include "TemplateClass.hpp"

template<>
double TemplateClass::get<double>() const {
  return double_;
}

template<>
std::string TemplateClass::get<std::string>() const {
  return string_;
}

PS恕我直言，我不喜欢类声明之外的模板专业化，但我必须使用它（意思是：没有声明的专业化，如示例所示）

c++

1 个回答

  1. Best Answer

    如果您希望将专业化定义放在单独的.cpp文件中 - 请。但是，所有成员特化必须在头文件中预先声明。

    // TemplateClass.hpp

class TemplateClass {
  ...
  template <typename T> T get() const { ... }
  ...
};

template<> double TemplateClass::get<double>() const;
template<> std::string TemplateClass::get<std::string>() const;

    没有这个，行为是不确定的。

    这种语言要求背后的逻辑很简单：

    在编译时没有前向声明的情况下，main.cpp编译器根本不知道在utils.cpp某处某处有这些函数的专用版本。在优化的代码中，编译时，main.cpp编译器只是悄悄地，不怀疑任何事情，根据类模板生成这些方法的“空”版本，并将它们的代码直接嵌入到调用点中。

    在未优化的版本中，main.cpp编译过程中不会发生内联，但会在链接阶段为后续解析生成一个诚实的调用。由于在传统实现中，专用版本是普通（“强”）符号，而从模板生成的版本是“弱”符号，链接器会选择您的特化，并且在未优化的版本中一切似乎都“工作”。但这只不过是巧合。

    但是，通过声明它们将这些琐碎的特化完全放在头文件中是有意义的inline。

    • 7

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