包含.cpp文件？

Question

可能是重复的问题:
为什么只能在头文件中实现模板(template)？

最近我在尝试使用C++编程。目前我正在尝试编写一个简单的链表类，相信每个人都至少做过一次。 代码已经完成，但我似乎无法编译它。我已经搜索了谷歌，看起来像是我链接对象文件不正确。这就是我的代码基本结构：

test.cpp

#include "linkedlist.h"

int main()
{
    LinkedList<int> list;
    // do something
}

链表头文件 linkedlist.h

template <typename T>
class LinkedList
{
   // a lot of function and variable definitions
}

然后有一个名为linkedlist.cpp的.cpp文件，其中包含LinkerList类的所有实际代码。当尝试使用以下命令编译test.cpp时：

g++ ..\src\test.cpp

我被告知出现了“LinkedList::LinkedList()”的未定义引用。因此，我认为由于存在多个.cpp文件，它们的链接方式不正确，所以我尝试了以下方法：

g++ -c -Wall -O2 ..\src\test.cpp
g++ -c -Wall -O2 ..\src\linkedlist.cpp
g++ -s test.o linkedlist.o

然而，这并没有改变什么。错误消息仍然是一样的。 我一直在尝试在互联网上找到一些信息，然而，它并没有真正起到作用。

- haiyyu

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做得好，完整而连贯地表达出来。 :) 现在的新手很少能做到这一点。 :( - Lightness Races in Orbit

由于LinkedList是一个模板类，该类的用户需要所有方法的完整定义。一种方法是将所有方法内联在类中，另一种方法是将方法放在单独的文件中并将其包含在头文件中。 - Some programmer dude

@Mike：很难说那是一个“重复”的问题。这就是事情变得模糊的地方——尽管我们不需要再次涵盖相同的内容，但问题完全不同。 :) - Lightness Races in Orbit

@MikeSeymour：这可是个很棘手的问题。Stack Overflow上有很多答案可能适用于完全不相关的问题！不过，我只是在刁难而已。 - Lightness Races in Orbit

正如我所说的，我在决定在这里询问之前寻找了一段时间的答案。虽然它涵盖了同样的问题，但我不知道这可能是原因。可能是因为我之前使用过VS10而不是g++，并且在那里它工作得非常好。 - haiyyu

Answer 1

您正在创建一个类模板，其中一个重要的注意事项是所有变量定义必须放置在头文件中，以便在编译期间对所有翻译单元都可访问。原因在于模板的工作方式。在编译期间，编译器根据类模板定义实例化模板类。仅有访问声明或签名是不够的：它需要整个定义。

将所有方法定义从 .cpp 文件移到 .h 文件中，一切就会正常（假设您已经提供了默认构造函数的定义！）。或者，您可以通过明确告诉编译器使用 template class LinkedList 之类的东西来绕过这个问题，但在这种简单情况下，这真的不是必需的。这种方法的主要优点是可能减少代码膨胀并加快编译速度。但在编译器适当应用优化的情况下，这完全不必要。

- Cody Gray

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“export” 关键字已不再存在，在此之前其支持也相当有限。 - Lightness Races in Orbit

Answer 2

你将类 LinkedList 分成了声明和定义两个文件，声明在头文件中，而定义在源文件中。这种做法对于模板是行不通的（点此了解详情）。对于模板，两者都必须在头文件中。

- Björn Pollex

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他确实说过 然后有一个名为linkedlist.cpp的.cpp文件，其中包含LinkerList类的所有实际代码。 - Lightness Races in Orbit

这就是我只是匆匆浏览问题的结果 - 我已经修复了它。 - Björn Pollex

你问这样的问题是可以被原谅的 ;) - Lightness Races in Orbit

Answer 3

由于LinkedList是一个类模板，其成员函数的定义应该放在头文件中。

(严格来说，它们不必如此，但这是绕过模板实例化复杂性而不完全偏离包含约定的最简单方法。)

哦，无论如何，您都需要采取第二种构建方法；您应该链接所有 .cpp 文件，或使用-c开关逐个编译，然后稍后将结果链接在一起。

- Lightness Races in Orbit

Answer 4

模板类就像是一个规则的定义，用于构建实际的类。实际的类是由编译器在模板类实例化的地方创建（实例化）。因此，在那个点上，模板类的所有代码必须对编译器可见，这就是为什么您必须将所有模板函数和方法编写在头文件中的原因 - 因为您只将头文件包含到cpp文件中，只有头文件在那个点上对编译器可见。您不会将cpp文件包含到另一个cpp文件中，也永远不应该这样做。

如果我的理解有误，请纠正我。

P.S. C++11是否解决了这个问题？

- Violet Giraffe

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不，它没有。C++03试图并失败了，所以C++11放弃了并实际上删除了这个尝试。 - Lightness Races in Orbit

Answer 5

“LinkedList::LinkedList()”存在未定义的引用。

你是否检查过你的LinkedList类是否有构造函数？

- ChrisBD