Linux静态链接库与模板类的处理方式

浅沫记忆

这篇文章主要介绍了Linux下编译使用静态链接库遇到模板类的时该如何处理。
在阅读本文之前，小编先给大家介绍一篇相关文章：linux静态链接库使用类模板的快速排序算法
大家首先看下以上的文章对理解下面的知识点会有很大的帮助。
当模板遇到静态链接库会发生什么呢。
我们先按照常规思路去考虑一个静态链接库的步骤：
1.将某些功能提取出来，放进一个cpp文件，并将接口或者对外导出的类放在头文件中
2.gcc -c编译该文件，生成.o
3.ar命令将.o文件打包成.a，即静态链接库
4.编译main函数，并将该静态链接库链接，生成可执行文件。
ok，按照这个思路，我们将之前写的快速排序代码修改后，如下：
lib_test.h:

//lib_test.h
//head file of quick sort
//users should realise operator > and <
#ifndef lib_test_h
#define lib_test_h
template<class t>
class sort
{
public:
static void myqsort(t a[], int p, int r);
static void myqsortnorecur(t a[], int p, int r);
private:
static int partition(t a[], int p, int r);
static void exchange(t a[], int i, int j);
 
};
 
#endif

lib_test.cc：

//lib_test.cc
 
#include <iostream>
#include <stack>
#include"stdlib.h"
#include <time.h>
#include "lib_test.h"
 
using namespace std;
 
 
 
template<class t>
void sort<t>::exchange(t a[], int i, int j)
{
t temp = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = temp;
return;
}
 
template<class t>
int sort<t>::partition(t a[],int p,int r)
{
 
int i = p;
int j = p-1;
t ref = a[p];
int refid = p;
srand((unsigned)time(null));
refid = (rand() % (r-p+1))+ p;
//cout<<refid<<endl;
ref = a[refid];
for(; i<=r; i++)
{
if(a[i] < ref)
{
j++;
exchange(a, i, j);
if(j == refid)
{
refid = i;
}
}
 
}
exchange(a, j+1, refid);
 
return j+1;
}
 
template<class t>
void sort<t>::myqsort(t a[],int p,int r)
{
int q = 0;
if(p<r)
{
q = partition(a, p, r);
myqsort(a, p, q-1);
myqsort(a, p+1, r);
}
 
return;
 
}
 
template<class t>
void sort<t>::myqsortnorecur(t a[], int p, int r)
{
int start = p;
int end = r;
int mid = 0;
std::stack<int> sortstk;
 
sortstk.push(p);
sortstk.push(r);
 
while(!sortstk.empty())
{
end = sortstk.top();
sortstk.pop();
start = sortstk.top();
sortstk.pop();
if(start < end)
{
mid = partition(a, start, end);
sortstk.push(start);
sortstk.push(mid -1);
sortstk.push(mid + 1);
sortstk.push(end);
}
}
}

ok，我们尝试编译.a静态链接库

接下来，只需要将静态链接库编入main函数，就算完成了

出问题了，发现我们编译的静态链接库里面居然没有这个myqsortnorecur函数，可是我明明在快速排序这个类sort里面实现了这个函数啊。
用nm命令看下：

实实在在的，符号很少，确实没有我之前写的函数。这就奇怪了，今天下午在网上搜了很久，原来是模板类的原因导致的：
因为在编译动态链接库中，我们并没有指定template class的type，那么静态链接库中自然不知道按照什么type去编译该class中成员函数。
参考文献：
有没有解决办法呢？答案是肯定的，只要我们在静态链接库中申明一个type，并调用该指定type的函数，那么静态链接库中就有函数原型了。
我觉得可以把该过程称为接口的“实例化”过程........
现在把lib_test.cc修改如下：

//lib_test.cc
#include <iostream>
#include <stack>
#include"stdlib.h"
#include <time.h>
#include "lib_test.h"
using namespace std;
template<class t>
void sort<t>::exchange(t a[], int i, int j)
{
t temp = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = temp;
return;
}
 
template<class t>
int sort<t>::partition(t a[],int p,int r)
{
 
int i = p;
int j = p-1;
t ref = a[p];
int refid = p;
srand((unsigned)time(null));
refid = (rand() % (r-p+1))+ p;
//cout<<refid<<endl;
ref = a[refid];
for(; i<=r; i++)
{
if(a[i] < ref)
{
j++;
exchange(a, i, j);
if(j == refid)
{
refid = i;
}
}
 
}
exchange(a, j+1, refid);
 
return j+1;
}
 
template<class t>
void sort<t>::myqsort(t a[],int p,int r)
{
int q = 0;
if(p<r)
{
q = partition(a, p, r);
myqsort(a, p, q-1);
myqsort(a, p+1, r);
}
 
return;
 
}
 
template<class t>
void sort<t>::myqsortnorecur(t a[], int p, int r)
{
int start = p;
int end = r;
int mid = 0;
std::stack<int> sortstk;
 
sortstk.push(p);
sortstk.push(r);
 
while(!sortstk.empty())
{
end = sortstk.top();
sortstk.pop();
start = sortstk.top();
sortstk.pop();
if(start < end)
{
mid = partition(a, start, end);
sortstk.push(start);
sortstk.push(mid -1);
sortstk.push(mid + 1);
sortstk.push(end);
}
}
 
}
namespace quick_sort_instance
{
void template_instance()
{
int a[]={1,2};
sort<int>::myqsortnorecur(a, 0, 1);
}
 
}

好，重复上面的编译过程：

这些编译和执行过程就能正常进行了。
但是这种所谓的“实例化”过程有一个明显的缺点，那就是，本身这个sort类是一个模板类，可以排序任意类型的数据，
就本例子而言，只“实例化”了一种int类型的接口。因此当我想排序一个float类型的数组时，我就必须在.a文件里面再“实例化”一个float接口。
显然，假如我想把该具有sort功能的类，抽象成一个独立的模块，但是我并不知道该.a的用户想排序的数据类型是什么，那么将必须穷举所有的数据类型
这显然是不可能的。这一局限性不只时模板类，同样的，模板函数也是如此。
结论：最好不要在静态链接库中使用模板，同样的，动态链接库也一样。
想到这里，脑子里忽然蹦出来一个想法：c++的stl到底是动态链接韩式静态链接的呢？stl使用了大量的模板，按照这篇博客在讨论的内容，似乎是矛盾的。在网上找了半天
参考知乎的大神们是怎么解释的吧：
https://www.zhihu.com/question/46098144
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原文链接：https://www.cnblogs.com/real-madrid/p/7862087.html