实现简化的 C++矢量类复制 - 无法编译

Question

Accelerated C++ 第 11 章介绍了模板类的实现，并使用 STL 向量类的简化版本作为示例。练习11-6希望我们将.erase()和.clear()方法添加到类中，所以首先我直接从书中复制了最终的代码并尝试来编译，但是失败了。然后，我将所有函数定义移至 .h 文件中（根据需要删除 Vec:: 等内容）并仅编译我的 main.cpp，该文件有效。

这是我的所有代码：

main.cpp

#include <iostream>
#include "Vec.h"

using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
    Vec<int> v;
    for (int i = 1; i < 10; ++i)
        v.push_back(i);

    for(Vec<int>::const_iterator iter = v.begin();
        iter != v.end(); ++iter)
        cout << *iter << endl;

    return 0;
}

Vec.h

#ifndef GUARD_Vec_h
#define GUARD_Vec_h

#include <cstddef>
#include <memory>

template <class T> class Vec {
public:
    // member variables
    typedef T* iterator;
    typedef const T* const_iterator;
    typedef std::size_t size_type;
    typedef T value_type;
    typedef T& reference;
    typedef const T& const_reference;

    // constructors + destructors
    Vec() { create(); }
    explicit Vec(size_type n, const T& t = T()) { create(n, t); }
    Vec(const Vec& v) { create(v.begin(), v.end()); }
    ~Vec() { uncreate(); }

    // methods
    T& operator[](size_type i) { return data[i]; }
    const T& operator[](size_type i) const { return data[i]; }

    void push_back(const T& t) {
        if (avail == limit)
            grow();
        unchecked_append(t);
    }

    size_type size() const { return avail - data; }

    iterator begin() { return data; }
    const_iterator begin() const { return data; }

    iterator end() { return avail; }
    const_iterator end() const { return avail; }

private:
    iterator data;
    iterator avail;
    iterator limit;

    std::allocator<T> alloc;

    void create();
    void create(size_type, const T&);
    void create(const_iterator, const_iterator);

    void uncreate();

    void grow();
    void unchecked_append(const T&);
};

#endif GUARD_Vec_h

Vec.cpp

#include <algorithm>
#include <cstddef>
#include <memory>
#include "Vec.h"

using std::allocator;
using std::max;
using std::uninitialized_copy;
using std::uninitialized_fill;
using std::ptrdiff_t;

template <class T> void Vec<T>::create()
{
    data = avail = limit = 0;
}

template <class T> void Vec<T>::create(size_type n, const T& val)
{
    data = alloc.allocate(n);
    limit = avail = data + n;
    uninitialized_fill(data, limit, val);
}

template <class T> void Vec<T>::create(const_iterator i, const_iterator j)
{
    data = alloc.allocate(j - i);
    limit = avail = uninitialized_copy(i, j, data);
}

template <class T> void Vec<T>::uncreate()
{
    if (data) {
        iterator it = avail;
        while (it != data)
            alloc.destroy(--it);

        alloc.deallocate(data, limit - data);
    }

    data = limit = avail = 0;
}

template <class T> void Vec<T>::grow()
{
    size_type new_size = max(2 * (limit - data), ptrdiff_t(1));

    iterator new_data = alloc.allocate(new_size);
    iterator new_avail = uninitialized_copy(data, avail, new_data);

    uncreate();

    data = new_data;
    avail = new_avail;
    limit = data + new_size;
}

template <class T> void Vec<T>::unchecked_append(const T& val)
{
    alloc.construct(avail++, val);
}

为什么不能编译？

Answer 1

问题出在所有模板函数上。当您编写模板函数时，编译器会实例化模板，也就是说，它会使用运行代码所需的类型创建该函数的特定版本。因此，当您调用时，

Vec<int> v;

编译器会为 Vec 以及您调用的该类型的任何函数生成代码。编译器在为主文件编写代码时需要访问模板化函数定义，因为它必须知道在链接其他文件之前要为目标文件编写什么样的代码。