【浅析】把实现放在头文件中的函数模板，为什么没有发生重定义错误

对于普通函数，典型的做法是在头文件中只放入声明，而定义写在别外的.cpp文件中。然后在要使用该函数的源文件中直接include头文件，即该函数的声明 即可。

但是对于模板函数，情况就不一样了。在要使用该模板函数的源文件中，既要include模版函数的声明，也要include模版函数的定义。因为只有在编译的时候，根据调用处的类型进行隐式实例化后，由编译器生成的函数才是真正的函数定义。

所以，这就涉及到了模板的第一种编译模式：

• 完全包含编译。

//MyTemplate.h
template 
T add(T a,T b);

#include "MyTemplate.cpp"

//MyTemplate.cpp
template 
T add(T a,T b){
	return a+b;
}

//MyMain.cpp
#include "MyTemplate.h "
int main(){
	add(2,3);
	return 0;
}

//My2nd.cpp
#include "MyTemplate.h "
int My2nd(){
	add(2,3);
	return 0;
}

通过上面的代码我们可以看到，虽然模板的声明和定义表面上看似放在两个文件中，其实通过MyTemplate.h文件结尾处的#include "MyTemplate.cpp"，我们就把该模板函数的声明和定义放在了一个文件中了。

同时，MyMain.cpp和My2nd.cpp中都用到了add函数模版，所以都要include "MyTemplate.h "，所以在两个cpp文件中都有一份add的定义,所以在隐式实例化以后，MyMain.cpp和My2nd.cpp这两个文件中，每个文件中都存在一个相同的函数定义：int add(int a,int b){return a+b;}

那么问题就来了。我们知道，如果对于普通函数，两个文件中存在相同的定义，在链接阶段，是会报重定义错误的。那为啥模板函数不会报错呢？

那就因为，对于这种重定义，在完全包含编译模式下，编译器会根据自己特有的一套机制，只保留一个int add(int a,int b)定义。简单的说，编译器也许会在不同的文件中产生两个相同的函数拷贝，但随后它会自动处理这种情况，只不过肯定要花费一些编译时间。这在实践中确实是一个问题，因为它增加了编译器在编译一个实际程序时所需的编译时间。理论上，对于怎么去除多余的相同函数定义，我们并不关心，因为这是编译器设计者应当关心的事情。

大多数时候一切都运转正常。然而，对于那些需要创建自己的库的大型项目，这个问题偶尔会显现出来。当然，那种情况是相当复杂的，没有万言书式的表述，是说不清楚的。

针对这种情况，以后再开篇博文再述吧。

• 局部编译模式

简而言之，完全包含编译模式会使编译时间延长很多。为了避免完全编译模式的这种低效率，出现了局部编译模式。不过这是一种受到几乎所有知名编译器供应商的强烈抵制的模式。

局部编译模式声明和定义模板，和普通函数是一样的，只不过需要在模板定义的.cpp文件中加入export关键字。

//MyTemplate.h
template 
T add(T a,T b);

//#include "MyTemplate.cpp "//不需要了

//MyTemplate.cpp
export template  //export关键字
T add(T a,T b){
	return a+b;
}

//MyMain.cpp
#include "MyTemplate.h "
int main(){
	add(2,3);
	return 0;
}

//My2nd.cpp
#include "MyTemplate.h "
int My2nd(){
	add(2,3);
	return 0;
}

如果编译器不支持这种编译模式，那么不能使用export。export关键字只有在使用局部编译模式时才会用到，同时需要编译器支持局部编译模式。标准 C++ 制定了“模板分离编译模式（Separation Model）”及 export 关键字。然而由于 template 语义本身的特殊性使得使用 export 的时候，性能很差。编译器不得不像 .net 和 java 所做的那样，为模板实体生成一个“中间伪代码（IPC，intermediate pseudo- code）”，使得其它翻译单元在实例化时可找到定义体；而在遇到实例化时，根据指定的 typename 实参再将此 IPC 重新编译一遍，从而达到“分离编译”的目的。因此，该标准受到了几乎所有知名编译器供应商的强烈抵制。

一句话，模板的局部编译模式现在基本没人支持，GCC和VS都不支持。既然GCC都不支持，那就只能呵呵了。