模板编译与实例化浅析

缺乏、安全感 2022-08-10 05:49 114阅读 0赞

编译整体过程（针对C/C++），

1.      预处理：包含宏替换，条件编译，include导入文件

2.      编译：  包含词法分析，语法分析，语义分析，中间代码生成与优化，生成汇编文件

3.      汇编：  将汇编文件编译成2进制的机器码

4.      链接：  将目标文件与外部符号进行链接，得到一个二进制可执行文件

当编译器遇到一个模板定义时，它并不生成代码。**只有我们实例化出模板的一个特定版本时，编译器才会生成代码**。

一般情况，当我们调用一个函数时，编译器只需要掌握函数的声明。当我们使用一个类类型的对象时，类的定义必须可用，但是成员函数的定义不一定已经出现。因此，我们把类的定义和函数声明放在头文件，普通函数和类的成员函数放在源文件中。

但是对于模板来说，为了生成一个实例化版本，编译器需要掌握函数模板或类模板成员函数的定义，因此，我们也将模板的定义放在头文件里面。

模板编译错误时机

模板由于在实例化时才生成代码，所以这会影响其编译错误的时机。

一般来说分为三个阶段，

第一，  编译模板本身，这里主要是语法错误，就是词法分析么~

第二，  遇到模板使用，这个阶段主要检查实参数目，类型匹配等。

第三，  模板实例化，这个阶段最容易暴露问题，根据编译器管理实例化情况，可能在链接时才出现错误。

可能大家对第二个和第三个阶段区别上比较困难，我们这样理解：

第一阶段，词法分析就是关键字，标识符什么的有没有拼写错误。

第二阶段，遇到模板的使用，就对这句话进行语法分析，语法分析就是检查你这个句子是否合理通顺被，参数数量不对很明显不符合语法对吧

第三阶段，实例化就依赖于编译器，不过我们这里可以理解为在语义分析之后，你的代码可能存在类型不匹配的情况，只有在真正执行代码的时候才会发现，所以可能出现在链接执行的时候。

比如一个返回最大值的函数max

Template<typename  T> T  max(const T &a，const T&b)

\{

If(a<b) return b;

If(a>b) return a;

If(a==b) retun a;

\}

我们定义一个类 DataNum  da1,da2;

Max(da1,da2);

结果在实例化的时候就可能是错误的，因为我们没有给DataNum类定义重载运算符“<”（如果这时候只传入一个参数那么就是第二阶段的错误）

所以，由于模板被使用时才会实例化这一特性，相同的实例可以出现在多个文件对象中。这样对大文件系统可能会产生很大的开销，C++11新标准中可以通过显示实例化来避免。

Blob.cpp

extern  template class  Blob<string>；

extern  template int  compare(const &int,const&int);

Blob<string>  b1,b1;

Blob<int>  bs1 =\{1,2,3,4,5\};//新标准支持列表初始化

Blob<int>  bs2(bs1);

Int I =compare(bs1\[1\],bs1\[2\]);

Template.cpp

template  int compare(const &int,const &int);

template  class Blob<string>；

由于在Blob.cpp文件中使用了extern，所以其实例化的位置在其他文件，也就是Template.cpp.

而bs1，bs2是int类型的，没有extern声明，所以都是在Blob里面就已经实例化了。

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