c++外部模板

一、什么是外部模板

模板的优势估计很多人都知道，但是模板的劣势也有不少，其中，代码膨胀就是其中之一（其它还有不易理解、不易调试等）。在实际情况中可能会有下面这种情况：

//tempFun.h
#pragma oncetemplate<typename T,typename N>
T Add(T t, N n)
{return t + n;
}
//test.h
#pragma once
void First(int a,int b);
void Second(int a,int b);//first.cpp
#include "iostream"
#include "tempFun.h"
#include "test.h"void First(int a, int b)
{std::cout << Add(a,b) << std::endl;
}
//second.cpp
#include "iostream"
#include "tempFun.h"
#include "test.h"void Second(int a, int b)
{std::cout << Add(a, b) << std::endl;
}
//main.cpp
#include "test.h"
#include <Windows.h>int main()
{First(10,1);Second(11,2);system("pause");return 0;
}

上面的示例代码非常简单，但可以说明一个问题，在上一篇中提到过，c++的编译是以CPP为单元进行的，模板如果不使用就不会生成代码，那么如果在两个CPP文件中使用一样的数据类型会产生什么样的情况呢？比如上在这种情形，都是int类型，只是数据略有不同。答案是编译器肯定会生成两个完全相同的函数。然后在后续的过程中（包含链接等）会通过技术手段去除重复的代码，来实现单一副本。但是，扩展开来，如果一个工程非常大，编译器等经常做类似的工作，对生成效率的影响，估计可以想象的到。
学习c++/c语言的人，都会接触到extern关键字，知道一个全局变量可以通过其来进行外部声明。同样，在模板中，也可以使用这种方式。在c++11中引用了外部模板，就是通过这个关键字来解决这个问题的。

二、外部模板使用

在c++11中引入的外部模板，类似于extern一个全局变量的编译链接过程，如果发现这个关键字，就不再本地再来一份生成代码了。这样，就减少了前面提到的单一副本的处理过程了。看一个实例：

//其它类似，只修改使用的两个CPP
//first.cpp
#include "iostream"
#include "tempFun.h"
#include "test.h"template int Add<int,int>(int,int);
void First(int a, int b)
{std::cout << Add(a,b) << std::endl;
}
//second.cpp
#include "iostream"
#include "tempFun.h"
#include "test.h"
extern template int Add<int,int>(int,int);
void Second(int a, int b)
{std::cout << Add(a, b) << std::endl;
}

上面的代码可以看出，其实是利用了显示实例化来实现这个问题，在以前的文章中说过，显示实例化只能一次，而且要放到CPP文件中，这里与之类似。首先在一个编译单元中将其显示实例化，然后在另外一个编译单元中使用extern关键字来声明其它单元中已经生成了这个代码。不过和全局变量相同，必须保证有实际的定义之处，否则编译会报链接错误。
需要注意的是，在一些IDE的开发环境中，会发现extern部分的函数会提示找不到实现，这是因为模板需要在编译期才会生成相关的实现代码，恰恰说明了上面的问题。如果大家有兴趣，也可以自己实验一番。
外部模板的使用有一些限制场景：
1、可以用于类内的静态函数，而不能用于全局的静态函数。
2、目前对内联的支持看编译器的实现。
3、外部模板只支持类成员而不支持类本身。