关于C++编译链接和模板函数

一，关于编译链接
编译指的的把编译单元生成目标文件的过程

链接是把目标文件链接到一起的过程

编译单元：可以认为是一个.c或者.cpp文件。每个编译单元经过预处理会得到一个临时的编译单元。预处理会间接包含其他文件还会展开宏调用。

每个编译单元编译成目标文件后会暴露自己内部的符号。
（比如有个fun函数，就会暴露出于fun函数对应的符号，其他的函数和变量也是一样的。但是也有不会暴露出去的，比如加了static修饰的函数或变量）
每个目标文件都有自己的符号导入表和符号导出表。


链接器根据自己所需要的符号去找其他的目标文件。
（假如main用到了别的文件定义发fun函数，在链接的过程中，链接器知道mian需要fun符号，然后去其他的目标文件总找。如果找到了就链接起来。找不到就报链接错误）

二、模板函数
模板函数的代码并不能直接编译成二进制代码，其中要有一个实例化的过程。模板被用到的时候才会进行实例化。

1.假设有个test.h里面声明了模板函数。
test.cpp实现了那个模板函数。
main用到了那个模板函数。
编译器会编译test.cpp编译单元和main.cpp编译单元。
编译test.cpp时无法给出A<int>::fun这样的符号
main.cpp需要一个这样的符号A<int>::fun。

在分离式编译的环境下，编译器编译某个cpp文件时并不知道另外的cpp的存在，也不会去查找（当遇到未决符号时他会寄希望于链接器）。
这种模式在没有模板的情况下运行良好，但是遇到模板时就不行了，因为模板仅在需要的时候才会实例化出来。
所以当编译器只看到模板的声明时，它不能实例化该模板，只能创建一个具有外部连接的符号，并期待链接器能够将符号的地址决议找出来。
然而实现该模板的cpp文件并没有用到该模板时，编译器就不会去实例化。
所以整个工程当中找不到模板实例的代码，链接器就找不到那个符号。就会报错了。

3.实例：
test.h

#ifndef __CAR_H__
#define __CAR_H__
#include<iostream>
using namespace std;
#define IN_CPP 1
template <class T>
class car
{
public:
    car(T a);
    void print();
public:
    T data;
};
#if IN_CPP
#else
template <class T>
car<T>::car(T a)
{
    data = a;
}
template <class T>
void car<T>::print()
{
    cout << "data = " << data << endl;
}
#endif
#endif // __CAR_H__

test.cpp

#include "car.h"
#if IN_CPP
template <class T>
car<T>::car(T a)
{
    data = a;
}
template <class T>
void car<T>::print()
{
    cout << "data = " << data << endl;
}
#endif
void callTest()
{
    car<int> a(33);
    a.print();
}

main.cpp

#include<iostream>
#include "car.h"
using namespace std;
void fun()
{
    cout << "fun() +++" << endl;
    car<int> a(99);
    a.print();
}
int main()
{
    fun();
    return 0;
}

分析：

IN_CPP 如果是0：就相当于声明实现都在头文件中。这样main.cpp是可以编译运行的。
IN_CPP 如果是1：说明声明跟实现分开了。这种情况main.cpp链接时找不到 car构造相关的函数，也找不到模板类car中print的函数。会报两个链接错。
但是如果在test.cpp写个函数（callTest（））调用car的构造和print，相当于实例化了那两个类模板函数。就会导出那两个函数的符号。假如只调用一个构造，那么print就没有实例化。main也会链接失败
然后在main.cpp就可以调用到了。