编译器将C++为每个模板类型生成代码

我有两个关于C++模板的问题。假设我已经编写了一个简单的列表，现在我想在我的程序中使用它来存储指向不同对象类型(A*，B* ...分配*(。我的同事说，对于每种类型，都会生成一段专用的代码，即使所有指针实际上都具有相同的大小。

是的，这相当于编写了两个函数。

一些链接器会检测相同的函数，并消除它们。 一些库意识到其链接器没有此功能，并将公共代码分解到单个实现中，只在公共代码周围留下一个强制转换包装器。 也就是说，std::vector<T*>专业化可能会将所有工作转发给std::vector<void*>然后在出路时进行铸造。

现在，comdat 折叠很微妙：制作您认为相同的函数相对容易，但最终却不一样，因此生成了两个函数。 举个玩具例子，你可以通过typeid(x).name()打印字体名。 现在函数的每个版本都是不同的，无法消除它们。

在某些情况下，你可能会做这样的事情，认为它是一个不同的运行时属性，因此将创建相同的代码，并消除相同的函数 - 但聪明的C++编译器可能会弄清楚你做了什么，使用as-if规则并将其转换为编译时检查，并阻止不真正相同的函数被视为相同。

如果这是真的，有人能解释我为什么吗？例如，在 Java 中，泛型与 C++ 中指针的模板具有相同的用途。泛型仅用于每个编译的类型检查，并在编译之前被剥离。当然，所有内容都使用相同的字节码。

不，他们不是。 泛型大致等同于类型擦除的C++技术，例如std::function<void()>存储任何可调用对象的作用。 在C++中，键入擦除通常通过模板完成，但并非所有模板的使用都是类型擦除！

C++对本质上不是类型擦除的模板执行的操作通常不可能使用 Java 泛型执行。

在C++中，您可以使用模板创建一个指针的类型擦除容器，但std::vector不会这样做 - 它会创建一个实际的指针容器。 这样做的好处是，std::vector上的所有类型检查都是在编译时完成的，因此不必进行任何运行时检查：安全类型擦除std::vector可能需要运行时类型检查和所涉及的相关开销。

第二个问题是，是否也会为 char 和 short 生成专用代码(考虑到它们的大小相同并且没有专用化(。

它们是不同的类型。 我可以编写代码，这些代码在char或short值下的行为会有所不同。 举个例子：

std::cout << x << "n";

x是short，这打印一个整数，其值为x -- x是一个char，这打印了对应于x的字符。

现在，几乎所有的模板代码都存在于头文件中，并且隐式inline。 虽然inline并不意味着大多数人认为它的意思，但它确实意味着编译器可以轻松地将代码提升到调用上下文中。

如果这有什么不同，我们谈论的是嵌入式应用程序。

真正与众不同的是您的特定编译器和链接器是什么，以及它们具有哪些设置和标志处于活动状态。

答案是也许。 通常，每个实例化模板是唯一的类型，具有唯一的实现，并且将生成一个完全独立的代码实例。合并实例是可能的，但会考虑"优化"(在"好像"规则下(，以及此优化传播范围不广。

关于与Java的比较，有几点要记住：

• 默认情况下，C++使用值语义。 一个std::vector ， 对于例如，将实际插入副本。 无论你是复制short或double确实会对生成的代码。 在 Java 中，short 和 double 将被装箱，生成的代码将以某种方式克隆盒装实例;克隆不需要不同的代码，因为它调用虚拟Object的功能，但物理复制可以。

• C++比Java强大得多。 特别是，它允许比较诸如函数地址之类的东西，它需要模板的不同实例中的函数具有不同的地址。 通常，这不是重点，我可以很容易地想象一个编译器，有一个选项告诉它忽略了这一点，并合并了在二进制级别相同。 (我认为VC++有类似的东西这。

另一个问题是模板的实现C++必须存在于头文件中。 当然，在Java中，一切都必须始终存在，因此此问题会影响所有人类，而不仅仅是模板。 当然，这是其中之一Java 不适合大型应用程序的原因。 但这意味着您不希望在模板;这样做失去了C++的主要优势之一，与Java(和许多其他语言(相比。 其实不然很少见，在模板中实现复杂的功能时，使模板继承自非模板类在void*方面进行了大部分实现。 而从void*方面实现大型代码块从来都不是有趣，它确实具有提供两者的优点客户端的世界：实现隐藏在编译中文件，以任何方式、形状或方式对客户端不可见。