使用模板会不会重复定义？

不使用模板

//  add.hpp
/*
 **********************************************************
 * Create time :  2024-07-09 16:17:02
 * Author      :  leon
 * Email       :  leon@^-^
 * Filename    :  add.hpp
 * Description :  
 **********************************************************
 */

#ifndef __ADD_HPP 
#define __ADD_HPP 

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

#endif  // __ADD_HPP

// test1.cpp
/*
 **********************************************************
 * Create time :  2024-07-09 16:20:21
 * Author      :  leon
 * Email       :  leon@^-^
 * Filename    :  test1.cpp
 * Description :  
 **********************************************************
 */

#include "add.hpp"
#include <iostream>

void test1(int x, int y)
{
    int result = add(x, y);
    std::cout << "test1 add : " << result << std::endl;
}

// test2.cpp
/*
 **********************************************************
 * Create time :  2024-07-09 16:20:13
 * Author      :  leon
 * Email       :  leon@^-^
 * Filename    :  test.cpp
 * Description :  
 **********************************************************
 */


#include "add.hpp"
#include <iostream>

void test2(int x, int y)
{
    int result = add(x, y);
    std::cout << "test2 add : " << result << std::endl;
}

// main.cpp
#include "add.hpp"
#include <iostream>

void test1(int x, int y);
void test2(int x, int y);

int main()
{
    int x = 100;
    int y = 200;
    int r = add(x, y);
    std::cout << "main add : " << r << std::endl;
    test1(x, y);
    test2(x, y);
    return 0;
}

编译结果
没有使用模板，在头文件中定义，会出现重复定义的结果，无法通过编译

image.png

使用模板

在链接阶段之前，模板没有进行实例化，因此也没有地址，在链接的时候，调用模板的地方无法通过名字在别的文件中找到模板的地址，也就无法实现模板的分离编译。
所以只能在头文件或者cpp文件中定义和实现。如果在cpp文件中定义和实现，无法在其他文件中也用到定义的函数或者类。现在测试在头文件中实现会不会出现重复定义。

/*
 **********************************************************
 * Create time :  2024-07-09 16:17:02
 * Author      :  leon
 * Email       :  leon@^-^
 * Filename    :  add.hpp
 * Description :  
 **********************************************************
 */

#ifndef __ADD_HPP 
#define __ADD_HPP 

template<typename T>
T add(T x, T y)
{
    return x + y;
}

#endif  // __ADD_HPP

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

#endif  // __ADD_HPP

// test1.cpp
/*
 **********************************************************
 * Create time :  2024-07-09 16:20:21
 * Author      :  leon
 * Email       :  leon@^-^
 * Filename    :  test1.cpp
 * Description :  
 **********************************************************
 */

#include "add.hpp"
#include <iostream>

void test1(int x, int y)
{
    int result = add(x, y);
    std::cout << "test1 add : " << result << std::endl;
}

// test2.cpp
/*
 **********************************************************
 * Create time :  2024-07-09 16:20:13
 * Author      :  leon
 * Email       :  leon@^-^
 * Filename    :  test.cpp
 * Description :  
 **********************************************************
 */


#include "add.hpp"
#include <iostream>

void test2(int x, int y)
{
    int result = add(x, y);
    std::cout << "test2 add : " << result << std::endl;
}

// main.cpp
#include "add.hpp"
#include <iostream>

void test1(int x, int y);
void test2(int x, int y);

int main()
{
    int x = 100;
    int y = 200;
    int r = add(x, y);
    std::cout << "main add : " << r << std::endl;
    test1(x, y);
    test2(x, y);
    return 0;
}

编译结果

image.png

原理

模板的特性

模板实例化：模板是一种编译时机制，只有在实际使用时才会实例化。当一个模板在头文件中定义和实现时，它并不会立即生成代码，只有在某个源文件中使用该模板并给定具体类型时，编译器才会生成相应的代码。

一次性实例化：每个模板实例（即每个具体类型的模板）在整个程序中只实例化一次。即使模板的定义和实现被包含在多个源文件中，编译器也会确保每个具体类型的模板实例只生成一次代码。

链接器的处理

内联机制：C++ 编译器通常会将模板函数视为内联函数处理。这样，在多个源文件中包含同一个头文件时，编译器会在每个包含的源文件中生成内联代码，但链接器会确保只保留一个最终实例。

外部链接：模板代码的具体实现是在头文件中提供的，但这些代码并不会在头文件中立即生成二进制代码，而是在使用时才生成。在链接阶段，链接器会处理这些实例化的代码，并去除重复的部分。