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C++：编译和链接拓展

news 2025/6/15 6:42:15

为什么会存在多文件这种形式（原因有很多）：
<1.有利于模块化管理，在实践中一个大型的工程，代码量本身是非常大的，不可能只将它交给一个人管理，会将它进行分模块化，再将这些模块一一交给一个组的人员去管理，并且编译的时候也可以节省很多时间，对自己的模块进行不断修正
<2.有利于对代码的可维护性，就像我们平时写代码包标准库头文件一样，官方库的文档都会介绍是怎么使用的，而具体的实现细节是在底层封闭的

常见错误：
1.编译过程：
在这里插入图片描述
2.链接过程：

一.模板实现多个文件分离

这里有一个模板，用来打印任意结构类型：


template<class Container>
void Print(const Container& con)
{auto it = con.begin();while (it != con.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;}

直接将该模板声明和定义分离成两个文件：
在这里插入图片描述

//Test.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Func1.h"int main()
{//Func1();vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };list<int> li{ 2,3,4,5,6 };Print(v);Print(v1);Print(li);return 0;
}//Func1.h
#pragma once#include<iostream>
using namespace std;void Func1();#include<vector>
#include<List>template<class Container>
void Print(const Container& con);//Func1.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include"Func1.h"void Func1()
{cout << "void Func1()" << endl;
}template<class Container>
void Print(const Container& con)
{auto it = con.begin();while (it != con.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;}

说明链接过程出问题了，从编译和链接的过程解析为什么出错：
在这里插入图片描述
本质上就是实例化的问题，从底层的角度，头文件压根就不参与该过程，并且两个.cpp文件是分别进行处理，到链接的过程才进行合并，但由于模板需要实例化就导致链接不过

解决方案：
<1.在.cpp直接显示实例化：

//Func1.cpp
template<class Container>
void Print(const Container& con)
{auto it = con.begin();while (it != con.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;}//显式实例化
//注意template不能掉
template
void Print<vector<int>>(const vector<int>& con);template
void Print<list<int>>(const list<int>& con);

在这里插入图片描述
虽然这种方法解决了当前的问题（.cpp不知道实例化什么），但是太过于鸡肋，如果还有vector仍旧还是有问题的，太麻烦了，没要使用一次模板就需要实例化，所以不推荐

<2.模板的声明和定义都放在.h文件中：

//Func1.h
//本质：编译阶段就确定了指令，就不需要在链接阶段再去找对应指令
template<class Container>
void Print(const Container& con);template<class Container>
void Print(const Container& con)
{auto it = con.begin();while (it != con.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;}

在这里插入图片描述
将声明和定义都包含在.h文件中，Test.cpp文件在编译的阶段就确定了地址，就不会在链接阶段寻找地址，就不存在找不到对应指令的问题了

这也是标准库里面常用的方法

二.内联为什么不能多个文件分离

分离结果：
在这里插入图片描述
编译器是报了链接错误，说明是call指令找不到的问题

首先我们要认识到，函数调用的本质是什么：call(一串地址)，函数名和数组名类似，函数的名字就可以代表函数的地址，而去call地址就会进行函数调用
具体参见：详解函数栈帧

内联函数和普通函数的区别：

内联函数	普通函数
并不会生成对应的call指令，直接展开	会生成对应的call指令，并在链接的过程进行合并调用

内联函数不生成call指令，那么在多文件中进行声明和定义分离，.h头文件就会像上面的模板一样找不到对应的指令就不能进行链接了，那就只能直接定义在头文件中，不做声明和定义分离，但是注意：内联函数具体是否真正展开取决于编译器的实现，并且在类中如果已经确定了函数体很小就可以使用inline修饰，如果本身函数体就很大不建议作为内联函数，有利于加快编译速度

编译结果：
在这里插入图片描述
VS下默认是不支持内联函数展开的，注意要设置一下：