模板编译模型

1. 当编译器看到模板定义（在模板实现文件中的定义）的时候，并不立即产生代码；只是在看到使用模板时，比如调用了函数模板或者为类模板定义对象的时候，编译器才产生特定类型的模板实例，即特定类型的代码；

2. 一般而言，当调用函数的时候，编译器只需要看到函数的声明；定义类类型的对象时，类定义（一般在类头文件中）必须可用，但是成员函数的定义（在类实现文件中）不是必须存在的，因此应该将类定义和成员函数声明以及普通函数声明放在头文件中，而类成员函数以及普通函数的定义放在实现文件即源文件中；

3. 非模板代码不需要实例化，而模板代码需要实例化，要实例化就需要能够访问定义模板的源代码即实现文件中的代码；

4. 标准C++为编译模板代码定义了两种模型，在两种模型中，构造程序的方式即书写程序的方式很多程度上是相同的，类定义和函数声明放在头文件中（与传统写法基本一致），而函数定义和成员定义放在源文件中（与传统写法一致），两种模型的不同来自：编译器怎样使用源文件的定义；

考虑如下程序文件以传统组织方式时编译器处理情况：

//a.h 类模板头文件

template <typename T>

class A

{

public:

void fun(); //声明函数fun

};

-------------------------------------------------------------

//a.cpp 类模板实现文件即源文件

#include "a.h"

template <typename T>

void A<T>::fun() //定义函数fun

{

return;

}

-------------------------------------------------------------

//main.cpp

#include <iostream>

#include "a.h"

using namespace std;

int main()

{

A<int> a;

a.fun();

}

a.fun()的调用会提示”未决符号错误“，因为找不到符号fun的定义，之所以找不到是因为编译器没有产生类模板的实例代码，因为在编译main.cpp时，main.cpp仅仅包含了a.h头文件，而在a.h中并没有fun的定义，所以在编译生成的目标文件中就不会有fun的信息，链接阶段就会失败；

通俗讲就是在遇到定义对象的语句A<int> a时，编译器就想着产生实例化代码，但是由于a.h中不包含类模板的定义代码，所以就不能为一个特定类型int的类A<int>，产生实例代码，导致链接错误；

5. 分别编译模型：以上这种编译方式和传统的编译方式是一样的，针对以上程序组织方式，为了能够让编译器能够看到类模板的定义，就需要在类模板的实现文件中使用export关键字导出该类模板，这就是标准C++定义的分别编译模型，即使用export关键字让编译器记住模板类的定义，其他地方要使用此模板定义进行实例化，这样，在遇到函数调用或者为类定义对象时，就能够找到模板定义，进而为特定类型的类或函数实现代码的实例化；

修改后的代码：

//a.h 类模板头文件

template <typename T>

class A

{

public:

void fun(); //声明函数fun

};

-------------------------------------------------------------

//a.cpp 类模板实现文件即源文件

#include "a.h"

export template <typename T> class A;

template <typename T>

void A<T>::fun() //定义函数fun

{

return;

}

-------------------------------------------------------------

//main.cpp

#include <iostream>

#include "a.h"

using namespace std;

int main()

{

A<int> a;

a.fun();

}

main.cpp的用法是猜测的结果，手头编译器不支持分别编译模型，也就不能试验了，只能猜测一下；

6. 包含编译模型：与传统程序文件组织方式一致，类定义和函数声明放在头文件中，函数定义和成员定义放在源文件中，为了在实例化模板代码时让编译器能够看到模板的定义，必须在头文件中将源文件包含进来，否则，编译器遇到函数调用或为模板类定义对象时就会实例化，这时又看不到模板的定义代码，就无法实例化（因为有声明所以编译阶段这不会发生任何编译错误），但是在连接阶段就会遇到错误提示"引用到未定义的符号“，也就是未决符号的问题，因为我们在调用一个仅仅有声明而没有定义的函数，或者在为一个仅仅有类模板声明而没有被实例化的类模板定义对象；

还有一种方法：就是讲模板声明和模板定义放在一个头文件中，在使用时仅包含该头文件即可；

修改后的代码：注意头文件

//a.h 类模板头文件

template <typename T>

class A

{

public:

int fun(); //声明函数fun

};

template <typename T> //将模板声明和模板定义写在一个文件中，编译时就能够看到模板的定义代码，才能为特定类型的对象产生实例化代码

int A<T>::fun()

{

return 1;

}

-------------------------------------------------------------
//main.cpp

#include <iostream>

#include "a.h"

using namespace std;

int main()

{

A<int> a;

a.fun();

}