我应该声明我的函数模板特化还是足够定义它们？答案

【问题标题】：Should I declare my function template specializations or is defining them enough?我应该声明我的函数模板特化还是足够定义它们？
【发布时间】：2020-03-02 19:17:17
【问题描述】：

我有一些可以检查的课程。实现这一点的代码在头文件中声明了一个函数模板，并将其专门用于不同的源文件：

// check.h
template <class T>
bool check(const T& object);

// class1.h
struct Class1 {int mass;};

// check_class1.cpp
#include "class1.h"
#include "check.h"
template <>
bool check(const Class1& object) {return object.mass < 100;}

// class2.h
struct Class2 {int price;};

// check_class2.cpp
#include "class2.h"
#include "check.h"
template <>
bool check(const Class2& object) {return object.price < 1000;}

// class3.h
struct Class3 {int x;};

... // 10 more classes which I can check

这段代码是这样使用的：

#include "class1.h"
#include "class2.h"
#include "class3.h"
#include "check.h"

int main()
{
    Class1 object1{50};
    Class2 object2{500};
    Class3 object3{8};
    check(object1); // OK
    check(object2); // OK
    check(object3); // a link error appears here
}

这很好用。当我添加另一个可以检查的类Class3 时，我不需要触摸头文件，因为它定义了一个非常宽的接口。如果我忘记为Class3 实现check 函数，链接器会用错误消息提醒我。

我的问题是：这种行为是有保证的，还是我的代码是靠运气工作的？我正在使用 Visual Studio。

如果我想特化我的函数模板，我不应该在头文件中声明我的所有特化吗？

【问题讨论】：

你的主要是如何得到Class1和2的定义的？
我实际上在单独的源文件中定义了我的类。我会更新代码；我希望这不会让它太混乱。
从技术上讲，该程序是 UB，它违反了ODR。实际上，我无法想到它何时会成功编译和链接..
为什么不使用常规重载？
为什么要使用明显未实现的函数模板的显式模板特化而不是重载？

标签： c++ undefined-behavior template-specialization function-templates translation-unit

【解决方案1】：

为了安全起见，我会添加这些声明（好吧，假设我不会因为任何原因而重载）。我认为法律对此并不太清楚。一方面，我们有

[temp.expl.spec]

6如果是模板、成员模板或类的成员模板是明确特化的，那么特化应该是在第一次使用该专业化之前声明，这将导致在每个翻译单元中发生的隐式实例化发生这种使用；不需要诊断。如果程序没有提供明确专业化的定义，并且要么专业化的使用方式会导致要发生的隐式实例化或成员是虚拟成员函数，程序格式错误，不需要诊断。一个永远不会为显式生成隐式实例化已声明但未定义的特化。

如果我没看错的话，这意味着如果一个明确的特化被添加到main.cpp，那么它必须出现在之前main。因为那是可能发生隐式实例化的地方。该段落不会使您的代码完全消除格式错误的 NDR，因为用法和显式专业化出现在不同的 TU 中。但这确实引起了担忧。

另一方面，有这样一段：

[温度]

7一个函数模板，一个类模板的成员函数，变量模板或类模板的静态数据成员应为在隐含的每个翻译单元中定义实例化，除非相应的特化是明确的在某个翻译单元中实例化；不需要诊断。

这允许我们在单独的看不见的 TU 中显式地实例化。但它没有为明确的专业化提供许可。我不能说这是故意还是疏忽。

它起作用的原因很可能是由于整个事情是如何实现的。当函数声明被隐式实例化时，它会产生一个符号，恰好与显式特化产生的符号相匹配。匹配符号意味着一个快乐的链接器，所以一切都可以构建和运行。

但从语言律师的角度来看，我认为我们可以将这里的行为称为未定义的遗漏。它是未定义的，仅仅是因为标准没有解决它。所以回到我的开场白，为了安全起见，我会添加它们，因为至少这样放置是由标准解决的。

【讨论】：

“我不能说这是故意还是遗漏。” 看起来是故意的。 wg21.link/cwg2138

【解决方案2】：

您必须在使用前声明每个显式特化。但是你可以在标头中声明它专门针对的类型。

// class2.h
struct Class2 {int price;};
template <class T>
bool check(const T& object);
template <>
bool check(const Class2& object)

（我仍然不明白为什么不能使用重载）。

【讨论】：