为库中的C++模板实例强制定义符号

Question

我想提供一个提供模板代码的库。但是，当我能够猜测不同类型的模板的使用情况时，我也想尽可能保留此代码的所有权（生成的代码）。这里是什么，我试图做一个例子：

lib1.h

#include <iostream> 

template<int N> 
void print_me() { 
    std::cout << "I am function number " << N << std::endl; 
} 

lib1.cpp

#include "lib1.h" 

/* Force symbols to be defined here. */ 
template void print_me<0>(); 
template void print_me<1>(); 

我编译使用我的图书馆：

g++ -shared -fPIC lib1.cpp -o lib1.so

而当我使用我的图书馆：

main.cpp中

#include <lib1.h> 

int main() { 
    print_me<0>(); 
    print_me<1>(); 
    print_me<2>(); 
} 

编译时：

g++ main.cpp -l1

在这里，我会期望的是，符号print_me < 0>（）和print_me < 1>（）被定义和使用from lib1.so和print_me < 2>（）定义并用于我的可执行文件（使用nm --defined-only进行检查）。但似乎并非如此！ 0和1的符号在lib1.so中有明确的定义，但是符号如弱符号。并且在我的可执行文件（0,1和2）中重新定义为弱。这意味着我的可执行文件的代码为0和1取自main.cpp，这不是我想要的（我使用main.cpp中的规范进行了检查）。

有没有一种方法（例如在lib1.h中）在main.cpp的编译时说这些符号已经在某处定义了，并且它不需要添加这些符号？

Answer 1

C++ 11解决方案：使用extern templates。只要这些字符串添加到您的main.cpp文件：

extern template void print_me<0>(); 
extern template void print_me<1>(); 

因此，你告诉编译器不实例化print_me函数模板，在main.cpp（为模板参数0和1）。因此，链接器应该在其他翻译单元中搜索void print_me<0>();和void print_me<1>();的定义。

Answer 2

您必须隐藏头文件中的实现。

//lib1.h  
template<int N> 
void print_me(); 

//lib1.cpp 
#include <iostream> 
#include "lib1.h" 
template <int printme> 
void print_me() 
{ 
    std::cout << printme << std::endl; 
} 

template void print_me<0>(); 
template void print_me<1>(); 

正在发生的事情是如何模板通常用于：需要（否则你就必须建立所有整数一个print_me）时，他们只建，所以他们想出的实施当软件运行（这这就是为什么它会减慢编译时间，所以它会重新编译每个使用该模板的编译单元的类）。只要你有模板的定义，你可以为你需要的任何参数构建它。这是将.cpp文件中的定义隐藏为半有效的少数情况之一，但对于print_me < 2>（），最终用户通常会得到一个无用的错误。它会更好（恕我直言）使用这个框架（C++ 11）：

//lib1.h 
#include <type_traits> 
template<int N> 
typename std::enable_if<N == 1 || N == 0>::type print_me(); 

//lib1.cpp 
#include <iostream> 
#include "lib1.h" 

template<int N> 
typename std::enable_if<N == 1 || N == 0>::type print_me() 
{ 
    std::cout << N << std::endl; 
} 

template void print_me<0>(); 
template void print_me<1>(); 

现在的错误是这是一个好一点“的号召print_me（）不匹配功能” ......你可以使用static_assert做一个嵌套函数，使其更好。

Answer 3

我会分离的实施和接口，采用模板专业化：

lib1.h：

#include <iostream> 
template <int T> void print_me(void); 
template <> void print_me<0>(void); 
template <> void print_me<1>(void); 

lib1_internal。H（注：这并不需要披露）：

#include <iostream> 

template<int N> 
void print_me_internal() { 
    std::cout << "I am function number " << N << std::endl; 
} 

lib1.cpp：

#include "lib1.h" 
#include "lib1_internal.h" 

template <> void print_me<0>() { 
    print_me_internal<0>(); 
} 
template <> void print_me<1>() { 
    print_me_internal<1>(); 
} 

你的main.cpp将正确导致链接错误：

$ g++ main.cpp -L. -l1 
/tmp/ccZSDqkp.o: In function `main': 
main.cpp:(.text+0xf): undefined reference to `void print_me<2>()' 
collect2: ld returned 1 exit status 

只需在lib1.h中添加template <int T> void print_me(void)的定义来替代其声明，并且只要在专用版本中找不到该定义即可使用它。