C++模板的编译与连接及inline 和 static 的说明

C++的编译是以.cpp文件为单位进行。编译之前存在一个预处理的过程：文件包含，条件编译和宏展开。文件包含是将include 的头文件中的内容复制到.cpp文件中。一般接口与实现的分离设计，头文件中通常都是函数和类的声明。

在编译的过程中，如果A.cpp文件中有函数 f() 的调用，但是不存在 f() 函数的定义；那么在编译f() 函数时，将调用语句编译为外部链接的调用指令(call + 经过namemagling 处理之后的函数名称)，得到 A.obj文件；在连接的过程中，会在其他 .obj 目标文件中找到函数f()的二进制代码（通过符号导入表和符号导出表快速查找）地址， 将 A.obj 中的那条外部链接指令替换为实际函数的二进制地址（编译之后的目标 .obj文件都是二进制文件）。

对于函数，只有当发生调用才会被实例化，才会被编译为二进制代码。

所以如果分离编译模板，例如A.cpp 文件中调用一个函数模板 f(T t), 调用语句为 f(8); 因为此时在A.cpp文件中看不到 f(T t) 的定义，所以无法实例化，所以编译过程同上边是一样的，最后 A.obj 目标文件中调用语句被编译为外部链接调用指令，将插入实际实例化的二进制代码的地址的工作，不过编译器在编译包含模板模板 f(T t)的定义的源文件 B.cpp 时，由于只是定义，而没有发生调用，所以将不会实例化f(T t), B.obj 目标文件中也就得不到 f() 函数的二进制代码！ 所以链接器在寻找 f() 的二进制代码时将发生失败，只能给出一条连接错误了。

所以如果B.h文件中有 f(T t) 的定义，在A.cpp 包含 B.h 的时候，f(T t)定义将随着B.h 文件中的所有内容插入到A.cpp当中，于是，在编译时，A.cpp中的 f(T t) 函数调用能够看到其定义，所以 最终A.obj文件中将直接包含 f() 函数的二进制代码！如果C.cpp中也包含了B.h, 那么B.obj文件中也将包含函数f() 函数的二进制代码，最后链接时，连接器负责除重。

1、而对于普通函数g()，如果接口与实现都在头文件中B.h中，如果B.h被多个.cpp源文件包含，那么链接时将会发生函数g()重复定义的错误。此时可将函数g()设置为inline, 便可消除错误。

2、对于类的成员方法，一般也是要求接口与实现分离，将成员方法的实现放到 .cpp文件中；如果在头文件的类内部给出实现，也可以编译通过（不是好的习惯），因为类内部自带inline。如果在头文件的类外给出成员方法的定义，必须显示的设为inline，否则也会发生重复定义的错误。

3、而对于函数模板，只要所有的实现代码都在都文件中，无论成员方法的实现是在类内部还是类外，都可以。

实际遇到的问题：

在都文件A.hpp中实现：

class Temp{public:    template<int N>    void func(int n);    template<>    void func<1>(int n)    {        std::cout << " 1 ";    }    template<>    void func<2>(int n)    {        std::cout << " 2 ";    }};template<int N>void Temp::func(int n){}

然后在两个 b.cpp 和 c.cpp源文件中包含该头文件。此时木有问题。注意我故意还将主成员模板放在内外定义。

一旦将特化版本拿到模板类的外部实现：

class Temp{public:template<int N>void func(int n){}};template<>void Temp::func<1>(int n){std::cout << " 1 ";}template<>void Temp::func<2>(int n){std::cout << " 2 ";}

将会发生特化版本重复定义的错误，原因就在于全特化版本已经不含模板参数，其实就是一个普通的非模板方法的，所以必须使用规则2。此时或者在上边为两个特化版本添加 inline 关键字，也可以通过。

需要注意的是，设为inline的函数不一定真的会被inline（将函数代码插入到调用处，当然这样会造成代码膨胀），当前的编译器做法都是inline失败之后，办证全局只有一份函数代码，仍然是在链接时去重。

当然发生函数重复定义时，也可以将函数设为static，这样保证每个编译单元都有一份独立的函数代码，仍然会造成代码膨胀。