​Преимущества использования extern template

C++ известен долгой компиляцией программ. И одной из причин такого поведения является наличие шаблонов в языке. За счет того, что стандарт допускает больше одной конкретной инстанциации шаблона в программе, люди сильно расслабляются. Мало кто знает, как правильно организовывать и использовать шаблонный код. В большинстве случаев он просто находится в хэдэре и подключается во всевозможные места. Соответсвенно, в каждой TU, куда подключается хэдэр, будет своя копия инстанциации. Но это же не просто сама копия, на компиляцию всех копий тратится время.

А если используются какие-нибудь кодогенераторы, типа grpc-шного или soap-ного, то там реально может быть очень много единиц трансляции. И в каждой будет своя копия какого-нибудь вектора или опшинала.

И хотя для STL-ных сущностей extern template ничем не поможет(об этом в другом посте), для самописных шаблонов, расположенных в хэдэрах - подойдет. Адекватную организацию кода при использовании extern template, мы осветили тут https://t.me/grokaemcpp/226.

Но какие конкретно преимущества дает такой способ организации шаблонного кода?

1) Уменьшение размеров объектных файлов скомпилированных единиц трансляции. При сборке больших проектов у вас скорее всего сгенерируются сотни, если не тысячи объектных файлов или либок, которые за счет загромождения инстанциациями могут весить десятки и сотни мегабайт. Не каждый себе может позволить на машинке такой билд, который помимо полезных исполняемых файлов будет содержать огромное количество объектников с дублирующимся миллион раз кодом. extern template запрещает неявную инстанциацию шаблонов, а значит среди всех объектников будет только один, который и будет содержать нужную инстанциацию.

2) Уменьшение времени компиляции. Компилятору запретили генерировать код, а значит много лишних действий убирается и сокращается время компиляции.

3) Сокращение времени линковки. Вот это не прям очевидный пункт. Чем объемнее объектные файлы - тем больше линкеру работы. А учитывая, что для дедуплицирования инстанциаций нужно найти эти одинаковые дубли, сопоставить их, выбрать один и убрать все остальные, то задача уже не кажется такой простой.

4) Любой код, который подключит ваш заголовочник, сможет инстанцировать или найти любой explicit template instantiation, который захочет. Через extern template мы запретим компилятору самостоятельно генерировать эти инстанциации. Но если для какого-то шаблонного параметра не будет прописан extern template, то компилятор сможет сам неявно конкретизировать шаблон с этим параметром. Поэтому в этом плане, это очень гибкий инструмент.

Из-за последнего пункта такой способ организации кода подойдет для частоиспользуемых шаблонов, которые инстанцируются с большим многообразием параметров. Просто в цппшнике можно предоставить самые популярные варианты инстанциаций, которые будут давать большой импакт в увеличении времени компиляции и наиболее часто будут дублироваться. Остальное компилятор сможет сам неявно инстанцировать.
Если внешняя библиотека завязана на ваш шаблон, то это единственный способ адекватно предоставить ей доступ к коду.

Однако есть способ организации кода, при котором будут все те же плюсы, плюс еще плюсы, минус лишней работы, но потеряем немного гибкости. Но об этом завтра.

Find benefits of using different things in various situations. Stay cool.

#cppcore #template #compiler