【C++】template方法undefined reference to（二）：C++代码的编译过程

接着上一篇文章讲，为什么单文件会编译失败。

上一篇文章：【C++】template方法undefined reference to

一个c/c++文件要经过预处理、编译、汇编和链接才能变成可执行文件。接下来，我们用 gcc（g++） 完成这个过程。

预处理

预处理就是将要包含(include)的文件插入原文件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择要使用的代码，最后将这些东西输出到一个“.i”文件中等待进一步处理。这个过程是不检查语法错误的，相当于只进行了替换。

gcc 的预处理命令为

g++ -E 源文件
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我们将这次的两个源文件分别预处理，目标文件拥有相同的文件名，但扩展名改为.i：

g++ -E -o test.i test.cpp
g++ -E -o templateFunc.i templateFunc.cpp
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templateFunc.h

template <typename T>
T addTwo(T &a, T &b);
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templateFunc.cpp

#include "templateFunc.h"

template <typename T>
T addTwo(T &a, T &b)
{
    return a + b;
}
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templateFunc.i

# 0 "templateFunc.cpp"
# 0 ""
# 0 ""
# 1 "templateFunc.cpp"
# 1 "templateFunc.h" 1
template <typename T>
T addTwo(T &a, T &b);
# 2 "templateFunc.cpp" 2

template <typename T>
T addTwo(T &a, T &b)
{
    return a + b;
}
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显然只是把头文件在源文件里展开了。

另一个test.cpp由于include了iostream这个大库，总文件行数达到了 34000 多行… …

编译

编译就是把C/C++代码(比如上述的“.i”文件)“翻译”成汇编代码。这一步如果有语法错误会检查出来的。

gcc的编译命令为：

g++ -S
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此次将输出的文件，扩展名为.s

g++ -S -o test.s test.i
g++ -S -o templateFunc.s templateFunc.i
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这一步输出的文件使用汇编语言，我看不懂，就不解释了

汇编

汇编就是将第二步输出的汇编代码翻译成符合一定格式的机器代码，输出的文件为.o文件

gcc的汇编命令为：

g++ -c
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分别将两个编译完的.s文件汇编为.o文件

g++ -c -o test.o test.s
g++ -c -o templateFunc.o templateFunc.s
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机器代码就没法用编辑器看了，我们直接进行下一步吧。

链接

链接就是将上步生成的OBJ文件和系统库的OBJ文件、库文件链接起来，最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件。

gcc的链接命令为：

g++ -o
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我们将两个.o文件链接为一个可执行文件

g++ -o test test.o templateFunc.o
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然后又报了一个熟悉的错误：

C:/tools/mingw-w64-gcc-13.2-stable-r40/bin/../lib/gcc/i686-w64-mingw32/13.2.0/../../../../i686-w64-mingw32/bin/ld.exe: test.o:test.cpp:(.text+0x5b): undefined reference to `int addTwo<int>(int&, int&)'
C:/tools/mingw-w64-gcc-13.2-stable-r40/bin/../lib/gcc/i686-w64-mingw32/13.2.0/../../../../i686-w64-mingw32/bin/ld.exe: test.o:test.cpp:(.text+0xa1): undefined reference to `double addTwo<double>(double&, double&)'
collect2.exe: error: ld returned 1 exit status
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回溯

我们将模板实例化的代码加入源文件：

template int addTwo<int>(int &a, int &b);
template double addTwo<double>(double &a, double &b);
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同样执行上面的流程，可以发现，两次生成的汇编代码完全不一样：

未实例化

	.file	"templateFunc.cpp"
	.text
	.ident	"GCC: (GNU) 13.2.0"
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实例化

	.file	"templateFunc.cpp"
	.text
	.section	.text$_Z6addTwoIiET_RS0_S1_,"x"
	.linkonce discard
	.globl	__Z6addTwoIiET_RS0_S1_
	.def	__Z6addTwoIiET_RS0_S1_;	.scl	2;	.type	32;	.endef
__Z6addTwoIiET_RS0_S1_:
	pushl	%ebp
	movl	%esp, %ebp
	movl	8(%ebp), %eax
	movl	(%eax), %edx
	movl	12(%ebp), %eax
	movl	(%eax), %eax
	addl	%edx, %eax
	popl	%ebp
	ret
	.section	.text$_Z6addTwoIdET_RS0_S1_,"x"
	.linkonce discard
	.globl	__Z6addTwoIdET_RS0_S1_
	.def	__Z6addTwoIdET_RS0_S1_;	.scl	2;	.type	32;	.endef
__Z6addTwoIdET_RS0_S1_:
	pushl	%ebp
	movl	%esp, %ebp
	movl	8(%ebp), %eax
	fldl	(%eax)
	movl	12(%ebp), %eax
	fldl	(%eax)
	faddp	%st, %st(1)
	popl	%ebp
	ret
	.ident	"GCC: (GNU) 13.2.0"

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而实例化的代码，最后成功链接成了可执行文件。

所以可以确认两件事：

1. VS Code 的提示并不准确。
2. 之前编译失败，是因为只编译了单个文件。