外部模板和不完整类型

Question

最近，当我试图优化我的包含层次结构时，我偶然发现了文件a.hpp：

template<class T>
class A
{
  using t = typename T::a_t;
};

class B;

extern template class A<B>;

这似乎是不正确的。实际上，似乎最后的 extern 模板语句会导致 A<B> 的实例化，这会导致编译器抱怨类型不完整。

我的目标是在a.cpp 中定义A<B>：

#include <b.hpp>
template class A<B>;

这样我就不必从a.hpp 中包含b.hpp，这似乎是减少编译时间的好主意。但是它不起作用（a.hpp 本身无法编译！）有没有更好的方法来做到这一点？

注意：当然我不能使用显式模板实例化，但这不是我想要的！如果使用A<B>，我想“预编译”以节省编译时间，但如果不使用A<B>，我不想在每个使用a.hpp 的文件中包含b.hpp！

Answer 1

extern 模板声明阻止了成员函数体的实例化，但它强制了类定义的实例化，因为无论如何编译器都需要，并且类体需要模板参数的完整定义，因为它访问其成员。恐怕对A<B>的用户隐藏B的身体是不可能的。

extern 模板是一种优化，但它不会改变实例化机制的基本工作原理。

Answer 2

来自http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2003/n1448.pdf

用于声明一个显式实例化的外部说明符 类模板仅抑制定义的显式实例化 以前未专门化的成员函数和静态数据成员 在包含声明的翻译单元中。

因此，如果 A 中需要 B 的定义，则您不能在不了解 B 的情况下使用 extern template。您当然可以尝试摆脱该要求。在给定的情况下，您可以删除 using t 声明并使用元函数来生成该类型：

template<typename T>
struct get_a_t;

template<typename T>
struct get_a_t<A<T>>
{
   using type = typename T::a_t;
};

不确定在您的情况下是否可行。只要 A 需要存储 B 或 B::a_t，您就需要 B。不过，引用和指针都可以。

Answer 3

最终的外部模板类 A 告诉编译器在某个编译单元中存在这种模板特化的声明。编译器继续，然后链接器应该抱怨找不到正确的类。它不是病态的；这取决于用例。您可以在单独的 cpp 文件中定义模板 A。如果您一遍又一遍地编译它，这显然只会减少一点编译时间。你可以做不同的结构：

一个只有 A 类模板的 a.hpp。

一个带有 B 类的 b.cpp 文件及其 .h 文件。 （是模板吗？）

b.cpp 包含 a.hpp 并在其中创建一个明确的模板实例化模板类 A； （不与外部）。

此时，只要您需要使用该模板，您就可以编写

外部模板类A；

在您的文件中并链接已编译的 b.cpp 文件。如果您包含 a.hpp 文件，因为您仍然需要模板，您将不会重新编译它，因为您有 extern 命令。