在哪里放置成员函数模板

Question

周期性地让我感到沮丧的C++的一个方面是决定模板在头文件(传统上描述接口)和实现(.cpp)文件之间的位置.模板通常需要进入标题,暴露实现,有时会引入额外的标题,以前只需要包含在.cpp文件中.我最近又遇到了这个问题,下面显示了它的简化示例.

#include <iostream> // for ~Counter() and countAndPrint()

class Counter
{
  unsigned int count_;
public:
  Counter() : count_(0) {}
  virtual ~Counter();

  template<class T>
  void
  countAndPrint(const T&a);
};

Counter::~Counter() {
    std::cout << "total count=" << count_ << "\n";
}

template<class T>
void
Counter::countAndPrint(const T&a) {
  ++count_;
  std::cout << "counted: "<< a << "\n";
}

// Simple example class to use with Counter::countAndPrint
class IntPair {
  int a_;
  int b_;
public:
  IntPair(int a, int b) : a_(a), b_(b) {}
  friend std::ostream &
  operator<<(std::ostream &o, const IntPair &ip) {
    return o << "(" << ip.a_ << "," << ip.b_ << ")";
  }
};

int main() {
  Counter ex;
  int i = 5;
  ex.countAndPrint(i);
  double d=3.2;
  ex.countAndPrint(d);
  IntPair ip(2,4);
  ex.countAndPrint(ip);
}

请注意,我打算使用我的实际类作为基类,因此使用虚拟析构函数; 我怀疑这很重要,但为了以防万一,我把它留在了Counter中.从上面得到的输出是

counted: 5
counted: 3.2
counted: (2,4)
total count=3

现在Counter的类声明都可以放在头文件中(例如,counter.h).我可以把需要iostream的dtor的实现放到counter.cpp中.但是如何为成员函数模板做什么countAndPrint(),它也使用了iostream？它在counter.cpp中没用,因为它需要在编译的counter.o之外实例化.但是将它放在counter.h中意味着包括counter.h在内的任何东西也包括iostream,这似乎是错误的(我接受我可能只需要克服这种厌恶).我也可以将模板代码放入一个单独的文件(counter.t？),但这对代码的其他用户来说有点令人惊讶.Lakos并没有像我想的那样,以及C++ FAQ没有进入最佳实践.所以我要追求的是:

1. 有没有其他方法可以将代码划分为我建议的代码？
2. 在实践中,最有效的是什么？

Answer 1

经验法则(其原因应该是清楚的).

• 应在.cpp文件中定义私有成员模板(除非它们需要由类模板的朋友调用).
• 非私有成员模板应在标头中定义,除非它们是显式实例化的.

您通常可以通过使名称依赖来避免包含大量标题,从而延迟查找和/或确定其含义.这样,只需在实例化时就需要完整的标头集.举个例子

#include <iosfwd> // suffices

class Counter
{
  unsigned int count_;
public:
  Counter() : count_(0) {}
  virtual ~Counter();

  // in the .cpp file, this returns std::cout
  std::ostream &getcout();

  // makes a type artificially dependent
  template<typename T, typename> struct ignore { typedef T type; };

  template<class T>
  void countAndPrint(const T&a) {
    typename ignore<std::ostream, T>::type &cout = getcout();
    cout << count_;
  }
};

这是我用来实现使用CRTP的访问者模式.它最初看起来像这样

template<typename Derived>
struct Visitor {
  Derived *getd() { return static_cast<Derived*>(this); }
  void visit(Stmt *s) {
    switch(s->getKind()) {
      case IfStmtKind: {
        getd()->visitStmt(static_cast<IfStmt*>(s));
        break;
      }
      case WhileStmtKind: {
        getd()->visitStmt(static_cast<WhileStmt*>(s));
        break;
      }
      // ...
    }
  }
};

由于这些静态强制转换,这将需要所有语句类的标头.所以我已经使类型依赖,然后我只需要前向声明

template<typename T, typename> struct ignore { typedef T type; };

template<typename Derived>
struct Visitor {
  Derived *getd() { return static_cast<Derived*>(this); }
  void visit(Stmt *s) {
    typename ignore<Stmt, Derived>::type *sd = s;
    switch(s->getKind()) {
      case IfStmtKind: {
        getd()->visitStmt(static_cast<IfStmt*>(sd));
        break;
      }
      case WhileStmtKind: {
        getd()->visitStmt(static_cast<WhileStmt*>(sd));
        break;
      }
      // ...
    }
  }
};