c++应用程序文件的编译过程 (二)

现在做个假设，foo()的实现并不真正存在会怎么样？先看下面的代码：

1 #include "stdafx.h"
2 //#include "test.h"
3
4 void foo();
5
6 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
7 {
8 foo();
9
10 return 0;
11 }
注意上面的代码，我们把#include "test.h"注释掉了，重新声明了一个foo函数。当然也可以直接使用test.h中的函数声明。上面的代码由于没有函数实现。按照我们上面的分析，编译器在发现foo()的调用的时候并不会报告错误，而是期待连接器会在其它的obj文件中找到foo的实现。但是，连接器最终还是没有找到。于是会报告一个链接错误。
LINK : 没有找到 E:\CPP\CPPTemplate\Debug\CPPTemplate.exe 或上一个增量链接没有生成它；

再看下面的一个例子：

1 #include "stdafx.h"
2 //#include "test.h"
3
4 void foo();
5
6 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
7 {
8 // foo();
9
10 return 0;
11 }
这里只有foo的声明，我们把原来的foo的调用也去掉了。上面的代码能编译通过。原因就是由于没有调用foo函数，main.cpp没有真正的去找foo的实现（main.obj内部或者main.obj外部），编译器也就不会在意foo是不是已经实现了。

二：模板的编译过程。
在明白了C++程序的编译过程后再来看模板的编译过程。大家知道，模板需要被模板参数实例化成为一个具体的类或者函数才能使用。但是，类模板成员函数的调用且有一个很重要的特征，那就是成员函数只有在被调用的时候才会被初始化。正是由于这个特征，使得类模板的代码不能按照常规的C++类一样来组织。先看下面的代码：

1 // =========testTemplate.h=============
2 template
3 class MyClass{
4 public:
5 void printValue(T value);
6 };
7
8 // =========testTemplate.cpp===========
9 #include "stdafx.h"
10 #include "testTemplate.h"
11
12 template
13 void MyClass::printValue(T value)
14 {
15 //
16 }
下面是main.cpp的文件内容：

1 #include
2 #include "testTemplate.h"
3
4 int main()
5 {
6 // 1：实例化一个类模板。
7 // MyClass myClass;
8
9 // 2：调用类模板的成员函数。
10 // myClass.printValue(2);
11
12 std::cout << "Hello world!" << std::endl;
13 return 0;
14 }

注意到注释掉的两句代码。我们将会按步骤说明模板的编译过程。
1)：我们将testTemplate.cpp文件从工程中拿掉，即删除testTemplate.cpp的定义。然后直接编译上面的文件，能编译通过。这说明编译器在展开testTemplate.h后编译main.cpp文件的时候并没有去检查模板类的实现。它只是记住了有这样的一个模板声明。由于没有调用模板的成员函数，编译器链接阶段也不会在别的obj文件中去查找类模板的实现代码。因此上面的代码没有问题。

2)：把main.cpp文件中，第7行的注释符号去掉。即加入类模板的实例化代码。在编译工程，会发现也能够编译通过。回想一下这个过程，testTemplate.h被展开，也就是说main.cpp在编译是就能找到MyClass的声明。那么，在编译第7行的时候就能正常的实例化一个类模板出来。这里注意：类模板的成员函数只有在调用的时候才会被实例化。因此，由于没有对类模板成员函数的调用，编译器也就不会去查找类模板的实现代码。所以，上面的函数能编译通过。

3)：把上面第10行的代码注释符号去掉。即加入对类模板成员函数的调用。这个时候再编译，会提示一个链接错误。找不到printValue的实现。道理和上面只有函数的声明，没有函数的实现是一样的。即，编译器在编译main.cpp第10行的时候发现了对myClass.PrintValue的调用，这时它在当前文件内部找不到具体的实现，因此会做一个标记，等待链接器在其他的obj文件中去查找函数实现。同样，连接器也找不到一个包括MyClass::PrintValue声明的obj文件。因此报告链接错误。

4):既然是由于找不到testTemplate.cpp文件，那么我们就将testTemplate.cpp文件包含在工程中。再次编译，在VS中会提示一个链接错误，说找不到外部类型_thiscall MyClass::PrintValue(int)。也许你会觉得很奇怪，我们已经将testTemplate.cpp文件包含在了工程中了阿。先考虑一个问题，我们说过模板的编译实际上是一个实例化的过程，它并不编译产生二进制代码。另外，模板成员函数也只有在被调用的时候才会初始化。在testTemplate.cpp文件中，由于包含了testTemplate.h头文件，因此这是一个独立的可以编译的类模板。但是，编译器在编译这个testTemplate.cpp文件的时候由于没有任何成员函数被调用，因此并没有实例化PrintValue成员。也许你会说我们在main.cpp中调用了PrintValue函数。但是要知道testTemplate.cpp和main.cpp是两个独立的编译单元，他们相互间并不知道对方的行为。因此，testTemplate.cpp在编译的时候实际上还是只编译了testTemplate.h中的内容，即再次声明了模板，并没有实例化PrintValue成员。所以，当main.cpp发现需要PrintValue成员，并在testTemplate.obj中去查找的时候就会找不到目标函数。从而发出一个链接错误。

5)：由此可见，模板代码不能按照常规的C/C++代码来组织。必须得保证使用模板的函数在编译的时候就能找到模板代码，从而实例化模板。在网上有很多关于这方面的文章。主要将模板编译分为包含编译和分离编译。其实，不管是包含编译还是分离编译，都是为了一个目标：使得实例化模板的时候就能找到相应的模板实现代码。大家可以参照这篇文章。

最后，作一个小总结。C++应用程序的编译一般要经历展开头文件->编译cpp文件->链接三个阶段。在编译的时候如果需要外部类型，编译器会做一个标记，留待连接器来处理。连接器如果找不到