C++ 进阶面试题, C++ 中模板的实现一定要写在头文件中吗?

Step 1

Q:: C++ 中模板的实现一定要写在头文件中吗？

A:: 是的，在 C++ 中，模板的实现通常需要写在头文件中。这是因为模板是在编译时实例化的，编译器需要在编译时知道模板的具体实现才能生成相应的代码。如果模板的实现不在头文件中，编译器将无法在编译时实例化模板，这会导致链接错误。为了避免这种情况，C++ 开发者通常将模板的声明和实现都放在头文件中。

Step 2

Q:: 模板的定义和声明是否可以分开？

A:: 模板的定义和声明可以分开，但是这种做法很少见且复杂。通常情况下，模板的实现和声明都放在头文件中。如果要分开，必须使用某种形式的 'extern template' 语法来显式地告诉编译器模板的实现位于另一个文件中，但这可能导致维护复杂性，并且很容易出错。

Step 3

Q:: 为什么模板的实现需要放在头文件中？

A:: 模板是在编译时实例化的，编译器需要在编译时知道模板的具体实现。因为模板代码是在头文件中进行编译的，当其他文件包含这个头文件并使用模板时，编译器可以看到并实例化该模板。因此，模板的实现通常需要放在头文件中，以便在所有使用它的编译单元中可见。

Step 4

Q:: 是否可以通过某种方式将模板的实现放在 cpp 文件中？

A:: 理论上可以，但在实际操作中很复杂。可以使用 'extern template' 声明来在 cpp 文件中定义模板的实现，但需要显式实例化所有模板参数的具体类型。这种方法很少使用，因为它破坏了模板的通用性和复用性，增加了代码的复杂性。