Hình 1: các mẫu hàm

TemplHead.h

template<typename T>
void f();

TemplCpp.cpp

template<typename T>
void f(){
   //...
}    
//explicit instantation
template void f<T>();

Main.cpp

#include "TemplHeader.h"
extern template void f<T>(); //is this correct?
int main() {
    f<char>();
    return 0;
}

Đây có phải là cách sử dụng đúng extern templatehay tôi chỉ sử dụng từ khóa này cho các mẫu lớp như trong Hình 2?

Hình 2: các mẫu lớp

TemplHead.h

template<typename T>
class foo {
    T f();
};

TemplCpp.cpp

template<typename T>
void foo<T>::f() {
    //...
}
//explicit instantation
template class foo<int>;

Main.cpp

#include "TemplHeader.h"
extern template class foo<int>();
int main() {
    foo<int> test;
    return 0;
}

Tôi biết sẽ tốt khi đặt tất cả những thứ này vào một tệp tiêu đề, nhưng nếu chúng tôi khởi tạo các mẫu có cùng tham số trong nhiều tệp, thì chúng tôi có nhiều định nghĩa giống nhau và trình biên dịch sẽ xóa tất cả (trừ một) để tránh lỗi. Làm thế nào để tôi sử dụng extern template? Chúng ta có thể sử dụng nó chỉ cho các lớp, hoặc chúng ta cũng có thể sử dụng nó cho các chức năng?

Ngoài ra, Hình 1 và Hình 2 có thể được mở rộng thành một giải pháp trong đó các mẫu nằm trong một tệp tiêu đề duy nhất. Trong trường hợp đó, chúng ta cần sử dụng extern templatetừ khóa để tránh nhiều lần xuất hiện giống nhau. Đây có phải chỉ dành cho các lớp hoặc chức năng quá?

Bạn chỉ nên sử dụng extern templateđể buộc trình biên dịch không khởi tạo một mẫu khi bạn biết rằng nó sẽ được khởi tạo ở một nơi khác. Nó được sử dụng để giảm thời gian biên dịch và kích thước tệp đối tượng.

Ví dụ:

// header.h

template<typename T>
void ReallyBigFunction()
{
    // Body
}

// source1.cpp

#include "header.h"
void something1()
{
    ReallyBigFunction<int>();
}

// source2.cpp

#include "header.h"
void something2()
{
    ReallyBigFunction<int>();
}

Điều này sẽ dẫn đến các tệp đối tượng sau:

source1.o
    void something1()
    void ReallyBigFunction<int>()    // Compiled first time

source2.o
    void something2()
    void ReallyBigFunction<int>()    // Compiled second time

Nếu cả hai tệp được liên kết với nhau, một tệp void ReallyBigFunction<int>()sẽ bị loại bỏ, dẫn đến lãng phí thời gian biên dịch và kích thước tệp đối tượng.

Để không lãng phí thời gian biên dịch và kích thước tệp đối tượng, có một externtừ khóa làm cho trình biên dịch không biên dịch một hàm mẫu. Bạn nên sử dụng cái này khi và chỉ khi bạn biết nó được sử dụng trong cùng một nhị phân ở một nơi khác.

Đổi source2.cppthành:

// source2.cpp

#include "header.h"
extern template void ReallyBigFunction<int>();
void something2()
{
    ReallyBigFunction<int>();
}

Sẽ dẫn đến các tệp đối tượng sau:

source1.o
    void something1()
    void ReallyBigFunction<int>() // compiled just one time

source2.o
    void something2()
    // No ReallyBigFunction<int> here because of the extern

Khi cả hai sẽ được liên kết với nhau, tệp đối tượng thứ hai sẽ chỉ sử dụng ký hiệu từ tệp đối tượng đầu tiên. Không cần loại bỏ và không lãng phí thời gian biên dịch và kích thước tệp đối tượng.

Điều này chỉ nên được sử dụng trong một dự án, như trong những lúc bạn sử dụng một mẫu như vector<int>nhiều lần, bạn nên sử dụng externtrong tất cả trừ một tệp nguồn.

Điều này cũng áp dụng cho các lớp và chức năng như một, và thậm chí các hàm thành viên mẫu.

Wikipedia có mô tả tốt nhất

Trong C ++ 03, trình biên dịch phải khởi tạo một mẫu bất cứ khi nào một mẫu được chỉ định đầy đủ gặp phải trong một đơn vị dịch thuật. Nếu mẫu được khởi tạo với cùng loại trong nhiều đơn vị dịch thuật, điều này có thể làm tăng đáng kể thời gian biên dịch. Không có cách nào để ngăn chặn điều này trong C ++ 03, vì vậy C ++ 11 đã giới thiệu các khai báo mẫu bên ngoài, tương tự như khai báo dữ liệu bên ngoài.

C ++ 03 có cú pháp này để bắt buộc trình biên dịch khởi tạo một mẫu:

  template class std::vector<MyClass>;

C ++ 11 hiện cung cấp cú pháp này:

  extern template class std::vector<MyClass>;

thông báo cho trình biên dịch không khởi tạo mẫu trong đơn vị dịch này.

_{^{Cảnh báo: nonstandard extension used...}}

Microsoft VC ++ đã từng có phiên bản không chuẩn của tính năng này trong một số năm (trong C ++ 03). Trình biên dịch cảnh báo về điều đó để ngăn chặn các vấn đề về tính di động với mã cần biên dịch trên các trình biên dịch khác nhau.

Nhìn vào mẫu trong trang được liên kết để thấy rằng nó hoạt động gần giống như vậy. Bạn có thể mong đợi tin nhắn sẽ biến mất với các phiên bản MSVC trong tương lai, ngoại trừ khi sử dụng các phần mở rộng trình biên dịch không chuẩn khác cùng một lúc.

extern template chỉ cần thiết nếu khai báo mẫu hoàn tất

Điều này đã được gợi ý trong các câu trả lời khác, nhưng tôi không nghĩ rằng đã nhấn mạnh đủ vào nó.

Điều này có nghĩa là trong các ví dụ về OP, extern templatekhông có tác dụng vì các định nghĩa mẫu trên các tiêu đề không đầy đủ:

• void f();: chỉ cần khai báo, không có cơ thể
• class foo: khai báo phương thức f()nhưng không có định nghĩa

Vì vậy, tôi khuyên bạn chỉ nên xóa extern templateđịnh nghĩa trong trường hợp cụ thể đó: bạn chỉ cần thêm chúng nếu các lớp được xác định hoàn toàn.

Ví dụ:

TemplHead.h

template<typename T>
void f();

TemplCpp.cpp

template<typename T>
void f(){}

// Explicit instantiation for char.
template void f<char>();

Main.cpp

#include "TemplHeader.h"

// Commented out from OP code, has no effect.
// extern template void f<T>(); //is this correct?

int main() {
    f<char>();
    return 0;
}

biên dịch và xem các biểu tượng với nm:

g++ -std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic -c -o TemplCpp.o TemplCpp.cpp
g++ -std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic -c -o Main.o Main.cpp
g++ -std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic -o Main.out Main.o TemplCpp.o
echo TemplCpp.o
nm -C TemplCpp.o | grep f
echo Main.o
nm -C Main.o | grep f

đầu ra:

TemplCpp.o
0000000000000000 W void f<char>()
Main.o
                 U void f<char>()

và sau đó từ man nmchúng tôi thấy điều đó Ucó nghĩa là không xác định, vì vậy định nghĩa chỉ duy trì TemplCppnhư mong muốn.

Tất cả điều này rút lại cho sự đánh đổi của các tuyên bố tiêu đề hoàn chỉnh:

• mặt tích cực:
  • cho phép mã bên ngoài sử dụng mẫu của chúng tôi với các loại mới
  • chúng ta có tùy chọn không thêm các cảnh báo rõ ràng nếu chúng ta ổn với sự phình to của đối tượng
• nhược điểm:
  • Khi phát triển lớp đó, các thay đổi triển khai tiêu đề sẽ dẫn đến các hệ thống xây dựng thông minh để xây dựng lại tất cả các bao gồm, có thể có nhiều tệp
  • nếu chúng ta muốn tránh sự phình to của tệp đối tượng, chúng ta không chỉ cần thực hiện các cảnh báo rõ ràng (giống như với các khai báo tiêu đề không đầy đủ) mà còn thêm extern templatevào mỗi bao gồm, điều mà các lập trình viên có thể sẽ quên làm

Các ví dụ khác về những thứ này được hiển thị tại: Khởi tạo mẫu rõ ràng - khi nào nó được sử dụng?

Vì thời gian biên dịch rất quan trọng trong các dự án lớn, tôi rất khuyến nghị khai báo mẫu không đầy đủ, trừ khi các bên ngoài hoàn toàn cần sử dụng lại mã của bạn với các lớp tùy chỉnh phức tạp của riêng họ.

Và trong trường hợp đó, trước tiên tôi sẽ cố gắng sử dụng đa hình để tránh vấn đề thời gian xây dựng và chỉ sử dụng các mẫu nếu có thể đạt được hiệu suất đáng chú ý.

Đã thử nghiệm trong Ubuntu 18.04.

Vấn đề đã biết với các mẫu là sự phình to mã, là kết quả của việc tạo định nghĩa lớp trong mỗi và mọi mô-đun gọi ra chuyên môn hóa mẫu lớp. Để ngăn chặn điều này, bắt đầu với C ++ 0x, người ta có thể sử dụng từ khóa extern trước chuyên ngành mẫu lớp

#include <MyClass>
extern template class CMyClass<int>;

Việc khởi tạo rõ ràng của lớp mẫu chỉ nên xảy ra trong một đơn vị dịch, tốt nhất là đơn vị có định nghĩa mẫu (MyClass.cpp)

template class CMyClass<int>;
template class CMyClass<float>;

Nếu bạn đã sử dụng extern cho các hàm trước đó, chính xác triết lý tương tự được theo sau cho các mẫu. nếu không, đi mặc dù extern cho các chức năng đơn giản có thể giúp đỡ. Ngoài ra, bạn có thể muốn đặt extern (s) trong tệp tiêu đề và bao gồm tiêu đề khi bạn cần.