类模板的分离编译

  一直觉得模板类是特别神奇的东西，它可以构造出不同类型的对象，使代码更加的灵活。这个过程就是类模板的实例化。

  我们使用类的模板写一个stack类：

#include<assert.h>
#include"Seqlist1.h"
using namespace std;
template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
class Stack
{
public:
	void Push(const T& x)
	{
		_con.Pushback(x);
	}
	void Pop()
	{
		_con.Popback();
	}
	bool Empty()
	{
		return Size() == 0;
	}
	size_t Size()
	{
		return _con.Size();
	}
	T& Top()
	{
		size_t size = Size();
		assert(size > 0);
		return _con[size - 1];
	}
	void print()
	{
		_con.Print();
	}
	T& operator[](size_t index)
	{
		return _con[index];
	}
protected:
	Container _con;
};

  其中我们可以传入不同类型的T，class Continer是类型T的一个容器，这里默认是用自定义的一个顺序表来当容器。编译器就会构造出不同的代码出来。

  这样的实现方式是在类内定义成员函数，并把整个类放在.h中，这种方式叫做类模板的包含模式。这样的定义方式是有好处的，要使用Stack这个类，只要在头文件内包含类体就可以了，编译器很容易就可以找到类的定义。当然这种方式是有弊端的，如果一个类的成员函数个数很多并且很复杂，无疑在你去阅读或者修改定义的时候会让人很头疼，不能快速找到成员函数的定义。

  还好C++提供了另外一种方式――将成员函数的声明放在类体内.h中，将函数的定义放在.cpp中，就相当与类外定义，我们把这种方式叫做类模板的分离模式。这样写出来的代码是很美观的，并且易于修改。

//.h文件
#include<assert.h>
#include"Seqlist1.h"
using namespace std;
template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
class Stack
{
public:
	void Push(const T& x);
	void Pop();
	bool Empty();
	size_t Size();
	T& Top();
	void print();
	T& operator[](size_t index);
protected:
	Container _con;
};

//.cpp文件
//类外定义

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
void Push(const T& x)
{
_con.Pushback(x);
}


template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
void Pop()
{
_con.Popback();
}

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
bool Empty()
{
return Size() == 0;
}

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
size_t Size()
{
return _con.Size();
}

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
T& Top()
{
size_t size = Size();
assert(size > 0);
return _con[size - 1];
}

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
void print()
{
_con.Print();
}

template<class T,template<class> class Container  = Seqlist>
T& operator[](size_t index)
{
return _con[index];
}

  类模板的分离模式就会牵扯出一些问题，比如说编译器在构造对象的时候它怎么找函数的定义的，因为函数的定义是在.cpp文件中的。这就是类模板的分离编译问题。

  假设我们stack类是放在stack.h中的，成员函数的定义放在stack.cpp中的，然后类的调用放在main.cpp中，并且在main.cpp中包含了stack.h。

 按照我们通常的思路：

• 编译main.cpp时，编译器不知道f（f是成员函数中的任意一个函数）的实现，所以当碰到对它的调用时只是给出一个指示，指示连接器应该为它寻找f的实现体。这也就是说main.obj中没有关于f的任何一行二进制代码。

• 编译test.cpp时，编译器找到了f的实现。于是乎f的实现（二进制代码）出现在test.obj里。 

• 连接时，连接器在test.obj中找到f的实现代码（二进制）的地址（通过符号导出表）。然后将main.obj中悬而未决的call XXX地址改成f实际的地址，pofect。

 

但是当你编译的时候，编译器就会报链接错误，找不到成员函数的定义。说明我们的思路是错误的。对于模板，在没有实例化出对象之前是不会被编译成二进制代码的，而实例化是在程序运行的时候（也就是用到模板的时候）才实例化出对象，实例化是在编译器对代码进行编译的后面才发生的。这样问题就迎刃而解了，我们得手动的在main中包含.cpp文件，让编译器知道有函数的定义，这样编译器就不会报错了。

这里有必要提醒（总结）一下的是：

• 如果你的类不是用模板实现的，就不会有分离编译的问题，也就是说，即使你的类的成员函数是在类外定义的也不用include .cpp文件，不管你用没用到都会实例化出代码出来，就会编译成二进制文件，在链接时就会链接起来。

• 如果你的类是模板类，并且想要在类外定义成员函数，就必须include .cpp文件。