C++函数模板的特化可见性

Question

假设我有一个名为fileA.h的文件，它声明了一个带有模板函数SomeFunc<T>()的classA类。这个函数在头文件中直接实现（对于模板函数来说通常是这样）。现在我在fileA.C中添加了SomeFunc()的专门实现（例如SomeFunc<int>()），而不是在头文件中添加。

如果我现在从一些其他代码中调用SomeFunc<int>()（可能也来自另一个库），它会调用通用版本还是专门版本？

我现在遇到了这个问题，其中类和函数位于一个库中，该库由两个应用程序使用。一个应用程序正确使用了专门实现，而另一个应用程序使用了通用形式（这会在以后引起运行时问题）。为什么会出现这种差异？这可能与连接器选项等有关吗？这是在Linux上，使用的是g++ 4.1.2。

- oliver

Answer 1

如果在调用点不可见的模板中为其定义特化是错误的。不幸的是，编译器没有必要诊断这个错误，因此可以对你的代码进行任何操作（按标准术语来说，它是“非法的，不需要诊断”）。

从技术上讲，你需要在头文件中定义这个特化，但几乎每个编译器都会按照你的期望处理这个问题：C++11 中有一个新的“extern 模板”工具来解决这个问题：

extern template<> SomeFunc<int>();

这明确声明特定的专业化定义在其他地方。许多编译器已经支持此功能，有些使用extern，有些则不使用。

- Anthony Williams

Answer 2

你是否在头文件中添加了带参数的原型？

我的意思是，文件A.h中是否有这样的地方：

template<> SomeFunc<int>();

如果不是那个原因的话，那很可能就是问题所在。

- Serge

Answer 3

我也遇到了gcc4的同样问题，以下是我解决它的方法。相比之前的评论所说的，我的解决方案更加简单。之前的帖子提供的思路是正确的，但是它们的语法对我不起作用。

    ----------header-----------------
    template < class A >
    void foobar(A& object)
    {
      std::cout << object;
    }

    template <> 
    void foobar(int);

    ---------source------------------
    #include "header.hpp"

    template <>
    void foobar(int x)
    {
      std::cout << "an int";
    }

- Aaron

Answer 4

根据规范，除非您导出模板定义（除Comeau之外的任何编译器都不支持或预计在可预见的未来内支持），否则您的专用函数模板不应在fileA.C以外被调用。

另一方面，一旦函数模板被实例化，编译器将看到一个不再是模板的函数。GCC可能会在不同的编译单元中重复使用此定义，因为标准规定对于给定类型参数集，每个模板只能被实例化一次[temp.spec]。尽管如此，由于该模板未被导出，因此应将其限制在编译单元中。

我认为，GCC可能会在跨编译单元共享已实例化模板列表时存在错误。通常，这是一个合理的优化，但它应该考虑函数专门化，而似乎没有正确地执行。

- Konrad Rudolph

Answer 5

正如Anthony Williams所说，extern template结构是正确的方法，但由于他的示例代码不完整且存在多个语法错误，因此这里提供了完整的解决方案。

fileA.h:

namespace myNamespace {
  class classA {
    public:
      template <class T> void SomeFunc() { ... }
  };

  // The following line declares the specialization SomeFunc<int>().
  template <> void classA::SomeFunc<int>();

  // The following line externalizes the instantiation of the previously
  // declared specialization SomeFunc<int>(). If the preceding line is omitted,
  // the following line PREVENTS the specialization of SomeFunc<int>();
  // SomeFunc<int>() will not be usable unless it is manually instantiated
  // separately). When the preceding line is included, all the compilers I
  // tested this on, including gcc, behave exactly the same (throwing a link
  // error if the specialization of SomeFunc<int>() is not instantiated
  // separately), regardless of whether or not the following line is included;
  // however, my understanding is that nothing in the standard requires that
  // behavior if the following line is NOT included.
  extern template void classA::SomeFunc<int>();
}

fileA.C:

#include "fileA.h"

template <> void myNamespace::classA::SomeFunc<int>() { ... }

- CarLuva

Answer 6

在Microsoft C++中，我进行了一项有关内联函数的实验。我想知道如果在不同的源文件中定义不兼容版本的函数会发生什么。根据是使用Debug构建还是Release构建，我得到了不同的结果。在Debug中，编译器拒绝内联任何东西，链接器将链接相同版本的函数，无论源文件中的作用域为何。在Release中，编译器会内联在当时已经定义的版本，并且你会得到不同版本的函数。

在两种情况下都没有警告。我有点怀疑这一点，这就是我进行实验的原因。

我假设模板函数会表现相同，其他编译器也会是如此。

- Mark Ransom

Answer 7

除非专用的模板函数也在头文件中列出，否则其他应用程序将不知道专用版本。解决方案是将SomeFunc<int>()添加到头文件中。

- Brandon

Answer 8

Brandon: 我也是这么想的 - 专门的函数不应该被调用。这对我提到的第二个应用程序是正确的。然而，第一个应用程序明显调用了专门的形式，尽管在头文件中没有声明这种特化！

我主要在这里寻求启示 :-) 因为第一个应用程序是单元测试，很不幸的是，在测试中没有出现但在实际应用程序中出现了错误...

（PS：我已经通过在头文件中声明特化来修复了这个具体的错误；但还有哪些类似的错误可能仍然隐藏着呢？）

- oliver

Answer 9

@[anthony-williams]，

你确定你没有把extern模板声明和extern template实例化搞混了吗？从我看到的情况来看，extern template只能用于显式实例化，而不能用于特化（这意味着隐式实例化）。[temp.expl.spec]中并没有提到extern关键字：

explicit-specialization:
    template < > declaration

- Konrad Rudolph