外部模板是否阻止函数内联？

Question

我并不完全清楚新extern template功能如何在C++ 11中运行.据我所知,它旨在帮助加快编译时间,并简化与共享库的链接问题.这是否意味着编译器甚至不解析函数体,强制进行非内联调用？或者它是否只是指示编译器在进行非内联调用时不生成实际的方法体？显然,链接时代码生成无法承受.

作为差异可能重要的具体示例,请考虑对不完整类型进行操作的函数.

//Common header
template<typename T>
void DeleteMe(T* t) {
    delete t;
}

struct Incomplete;
extern template void DeleteMe(Incomplete*);

//Implementation file 1
#include common_header
struct Incomplete { };
template void DeleteMe(Incomplete*);

//Implementation file 2
#include common_header
int main() {
   Incomplete* p = factory_function_not_shown();
   DeleteMe(p);
}

在"实现文件2"中,delete指向的指针是不安全的Incomplete.所以内联版本DeleteMe会失败.但是如果它被保留为实际的函数调用,并且函数本身是在"实现文件1"中生成的,那么一切都将正常工作.

作为推论,具有类似extern template class声明的模板化类的成员函数的规则是否相同？

出于实验目的,MSVC会为上述代码生成正确的输出,但如果extern删除该行,则会生成有关删除不完整类型的警告.然而,这是他们多年前推出的非标准扩展的残余,所以我不确定我能相信这种行为有多少.我无法访问任何其他构建环境来进行实验[save ideone et al,但仅限于一个翻译单元在这种情况下是相当有限的].

Answer 1

外部模板背后的想法是使显式模板实例化更有用.

如您所知,在C++ 03中,您可以使用以下语法显式实例化模板:

template class SomeTemplateClass<int>;
template void foo<bool>();

这告诉编译器在当前转换单元中实例化模板.但是,这并不会阻止隐式实例化的发生:编译器仍然必须执行所有隐式实例化,然后在链接期间再次将它们合并在一起.

例:

// a.h
template <typename> void foo() { /* ... */ }

// a.cpp
#include "a.h"
template void foo<int>();

// b.cpp
#include "a.h"
int main()
{
    foo<int>();
    return 0;
} 

在这里,a.cpp显式实例化foo<int>(),但是一旦我们去编译b.cpp,它将再次实例化它,因为无论如何b.cpp都不知道它将a.cpp实例化它.对于具有许多不同翻译单元进行隐式实例化的大型函数,这可以极大地增加编译和链接时间.它还可能导致函数被不必要地内联,这可能导致显着的代码膨胀.

使用extern模板,您可以让其他源文件知道您计划显式实例化模板:

// a.h
template <typename> void foo() { /* ... */ }
extern template void foo<int>();

这样,b.cpp不会导致实例化foo<int>().该函数将被实例化,a.cpp并将像任何普通函数一样链接.它内联的可能性也小得多.

请注意,这不会阻止内联 - 在链接时仍可以内联函数,其方式与仍然可以内联普通非内联函数的方式完全相同.

编辑:对于那些好奇的人,我只是做了一个快速测试,看看g ++花了多少时间来实例化模板.我尝试std::sort<int*>在不同数量的翻译单元中实例化,有或没有实例化被抑制.结果是决定性的:每次实例化std :: sort 30ms.绝对有时间在一个大型项目中保存.