Перенесите реализацию шаблона в заголовочный файл, либо инстанцируйте шаблон с заданным набором аргументов в ".cpp файле".
Объяснение ситуации ниже. Используется gcc
, а не cl
, но смысл один.
Суть проста - разные единицы трансляции ничего не знают друг о друге.
Компилятор генерирует код, и отдает его линковщику, а тот уже решает, какие определения и откуда брать.
Возьмём не шаблонную функцию (для простоты):
//func.h
#ifndef MY_PROJECT_FUNC_H
#define MY_PROJECT_FUNC_H
void foo();//Объявляем foo
#endif //MY_PROJECT_FUNC_H
//func.cpp
#include "func.h"
#include <iostream>
void foo()
{
std::cout << "foo" << std::endl;
}
//main.cpp
#include "func.h"
int main()
{
foo();//используем функцию
}
Скомпилируем main.cpp: g++ main.cpp -c -o main.o
Получили файл main.o
. Как видим, никаких ошибок нет (ключик -c как раз "сказал" компилятору, что нужно только скомпилировать в объектник и нет необходимости вызывать линковщик).
В данном случае компилятору для сборки достаточно наличия объявления.
Скомпилируем и второй файл: g++ func.cpp -c -o func.o
И здесь всё нормально. Теперь соберем всё это.
Использовать также будем g++
, он сам знает как вызвать линковщик (чтобы не морочить голову ld
).
g++ -o main main.o func.o
Всё собралось. Запускаем: ./main
, всё отлично, всё работает.
Теперь поменяем main.cpp
, например, так:
//main.cpp
#include "func.h"
int main()
{
foo();
foo();
}
Скомпилируем main.cpp
: g++ -c -o main.o main.cpp
Соберем в бинарник: g++ -o main main.o func.o
Всё хорошо. Но ведь мы не компилировали func.cpp
снова.
Мы лишь скомпилировали main.cpp
и потом слинковали с уже имеющимся func.o
.
То есть мы не тратили 100500 часов на сборку других библиотек из-за того, что поменяли main.cpp
.
Нам достаточно было скомпилировать только измененные части.
А теперь про undefined reference
. Возьмем эти же файлы и попробуем собрать таким образом:
g++ -o main main.cpp
Получили undefined reference
. Почему?
Всё дело в том, что у компилятора при компилировании main.cpp
есть объявление foo
, которого ему достаточно для того, чтобы проверить правильность использования этого самого имени foo
.
Искать где этот foo расположен будет уже линковщик.
Но линковщик тоже не знает где эту foo
искать, ведь мы ему не указали на func.o
.
Поэтому он сообщает нам, что возникла такая-то вот ошибка.
Если мы ему укажем func.o, то всё будет хорошо:
g++ -o main main.cpp func.o
При этом заметьте, что func.cpp
вообще уже нигде не засвечен у нас.
В func.o
есть нужное нам определение функции foo
, так что линковщик смог его найти.
А теперь к шаблонам.
Сначала рассмотрим случай, когда у нас нет func.cpp
:
//func.h
#ifndef MY_PROJECT_FUNC_H
#define MY_PROJECT_FUNC_H
template<typename T>
void foo()
{
}
#endif //MY_PROJECT_FUNC_H
//main.cpp
#include "func.h"
int main()
{
foo<int>();
foo<double>();
}
Соберем: g++ -o main main.cpp
Всё нормально.
В данном случае foo - не функция, это шаблон функции.
По данному шаблону компилятор может построить код.
При использовании foo
: foo<int>();
компилятор генерирует код функции на основании данного шаблона (инстанцирование), где T
- тип int
.
Для foo<double>();
- аналогично, только T
- double
.
А теперь добавим func.cpp
и вынесем туда реализацию foo
:
//func.h
#ifndef MY_PROJECT_FUNC_H
#define MY_PROJECT_FUNC_H
template<typename T>
void foo();
#endif //MY_PROJECT_FUNC_H
//func.cpp
#include "func.h"
template<typename T>
void foo()
{
}
Собираем: g++ -o main main.cpp
и получаем undefined reference
.
Почему? Потому что у нас есть объявление foo
, но нет определения, поэтому компилятор не может инстанцировать функцию (сгенерировать на основании шаблона), компилятор лишь сопоставил использование - всё в порядке и отдал объектник линковщику, а линковщик не может найти реализацию, ведь он не знает где её искать.
Ну ок, соберем так:
g++ -o main main.cpp func.cpp
и снова undefined reference
.
Почему, ведь мы указали где реализация?
А вот теперь здесь в игру снова вступает раздельная компиляция.
main.cpp
скомпилирована, func.cpp
- тоже. Друг о друге они ничего не знают.
В main.cpp
использование foo
, но в func.cpp
на самом деле нет инстанцирований этого шаблона.
Почему его нет? Оно в func.cpp
нигде не использовалось, поэтому компилятор не стал инстанцировать шаблон.
То есть, если шаблон с неким набором аргументов шаблона не используется, то компилятор не будет генерировать код для шаблона с заданным набором аргументов.
Как быть? А давайте "заставим" компилятор в func.cpp
сгенерировать код. Как? А просто где-то используем foo<тип>
, например:
//func.cpp
#include "func.h"
template<typename T>
void foo()
{
}
void bar()
{
foo<int>();
foo<double>();
}
Собираем: g++ -o main main.cpp func.cpp
Всё собралось и работает. Почему?
В func.cpp
появилась функция bar
,
в которой используется foo<int>
и foo<double>
,
и в данной единице трансляции имеется определение шаблона,
а значит компилятор будет инстанцировать шаблон
и теперь в func.cpp
есть нужные определения и линкер может их найти.
Т.е. задача выполнена - мы заставили компилятор инстанцировать шаблон.
Но для этого нам пришлось использовать другую не шаблонную функцию.
Но есть и более адекватное решение - явное инстанцирование.
Явное инстанцирование заставляет компилятор инстанцировать шаблон с данным набором аргументов.
Изменим func.cpp
//func.cpp
#include "func.h"
template<typename T>
void foo()
{
}
template void foo<int>();//Явное инстанцирование шаблона foo с параметром int
template void foo<double>();
Собираем: g++ -o main main.cpp func.cpp
Всё хорошо, всё собралось.
Но, стоит добавить в main, например foo<char>();
,
как мы снова получим undefined reference
,
ведь у нас компилятор не генерировал код для данного набора аргументов (char
).
То есть мы можем вынести реализацию шаблона в .cpp
,
но при этом нужно будет как-то инстанцировать шаблон для нужных наборов аргументов.
Оригинал моего поста: http://www.cyberforum.ru/cpp-beginners/thread1798717.html#post9488987