c++类模板实例化验证

摘要：

1. 首先通过PEview工具观察一般的代码编译链接过程；

2. 通过PEview工具和IDA工具验证类模板函数的实例化过程；

 

正文：

首先，看看下面的简单代码例子：

文件1，Main.cpp：

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#include “play.h”#include <stdlib.h>int main() { play();system("pause");return 0;} 

文件2：play.h:

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#ifndef _play_h_#define _play_h_void play();#endif

文件3：play.cpp:

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#include <stdio.h>void play(){Printf(“I am the play\n”);}

上面三个文件存放在vs2008一个工程文件夹下面，按照这种方式生成的话，采用PEview查看main.obj的话，如下：

 

第二种写法，我们把play和main整合到一个文件中：

main.cpp:

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void play(){printf("i am the play");}int main() {play();system("pause");return 0;} 

对上述代码进行编译，并且采用PEview查看生成的obj文件的话，可以发现:

对比上述的两者，可以发现前后少了一个.text标志，可以猜想得知：

         有代码定义的话，那么play这个会有Section Number的.text标志；

         如果没有定义的话，只是一个引用的话，那么play这个没有对应的标志；

小结：经过上面的实验性代码，我们知道每个.cpp文件会编译成为对应名字的.obj文件；

          如果某个.cpp中拥有某个函数的定义代码时，那么通过PEview查看的话，可以发现其对应的

          名字的Section Number是.text；反之，某个.cpp中只是调用某个函数，而没有定义的话，那么

          用PEview查看只能看到名字(如上的?play@@YAXXZ)，但是对应的Section Number为空；

 

有了上面的经验，我们来看看类的函数的实例化过程。我们编译下面几个文件中的代码：

文件1：test.h：

template<class T> class A { public:      void f(); //这里只是个声明};

文件2：test.cpp:

#include "test.h"#include <stdio.h>template<class T> void A<T>::f() //模板的实现，但注意：不是具现{ printf(" in test\n");}

文件3：main.cpp:

int main() { A<int> a; a.f();system("pause");return 0;}

在vs2008中F7编译上述文件，发现如下的错误：
call_template.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号"public: void __thiscall A<int>::f(void)" (?f@?$A@H@@QAEXXZ)，该符号在函数_main 中被引用

也就是函数A<int>::f(void)在call_template.cpp中被引用，但却没有在其他obj文件中被定义。按照我们的设想，该函数的定义应该会出现在test.obj中，

通过PEview.exe查看test.obj文件，并没有发现?f@?$A@H@@QAEXXZ这个符号。这也意味着test.obj中关于A<T>::f()的代码并没有编译。

 

网上查找后，得知模板并不是直接编译为可执行代码，需要经过具象化的过程，然后才是代码的编译。根据c++标准，采用惰性具象化的机制，

即如果在实现该模板的.cpp文件中没有用到模板的具现体时，编译器就懒得去具现化。

 

作为验证，假设我们在test.cpp文件中增加相应的具现体代码，如下：

 

#include "test.h"#include <stdio.h>template<class T> void A<T>::f() //模板的实现，但注意：不是具现{ printf(" in test\n");}void showme(){A<int> b;b.f();}

此处的showme函数对模板进行具现化，编译器看到该具现体时，完成void A<int>::f()的编译。通过PEview查看test.obj，可以发现：

在.text段，出现?f@?$A@H@@QAEXXZ代号的函数实现体。如此main函数在引用时，link函数就可以在test.obj中找到对应的实现。

解决上述模板编译问题的一个基本举措： 将test.h和test.cpp合在一起，也即模板的声明和其对应的实现应该放在一起。

如果采用IDA来查看A<int>::f()有没有被定义，就更直接了：
 
如上，在IDA 6.1版本中，打开test.obj文件后，直接可以在标签Exports中查看其导出的符号。