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cpp-expert/template-instantiation：模板实例化机制演示 ​

本目录收录 languages/cpp/expert/template-instantiation.md 的完整可运行代码与实测数据。

要回答的问题：编译器到底为模板生成了几份代码？为什么有的成员函数"消失了"？实例化的符号长什么样？

文件说明
main.cpp演示源码：1 个函数模板 + 1 个类模板，覆盖 4 个类型实参
Makefilemake 构建；make symbols 看实例化符号；make size 看体积；make ftime 看编译耗时
run-remote.sh服务器一键实测脚本（产出本文全部数据）

编译与运行 ​

bash
make            # g++ -O0 -g -Wall -Wextra -std=c++11（旧编译器也可跑，行为与标准版本无关）
make symbols    # nm -C 过滤 add/Box，观察实例化产物
make size       # 对比 -O0 / -O2 / -O2 -s 的体积
make ftime      # -ftime-report 观察实例化耗时与内存占比

实测输出（Linux, g++ 4.8.5, -std=c++11） ​

实例化符号（nm -C 过滤 add/Box） ​

0000000000400f48 W double add<double>(double, double)
0000000000400fa5 W float add<float>(float, float)
0000000000400f34 W int add<int>(int, int)
0000000000400f74 W std::string add<std::string>(std::string, std::string)
0000000000400fd0 W Box<int>::Box(int)
0000000000400fd0 W Box<int>::Box(int)
0000000000400ff6 W Box<std::string>::Box(std::string)
0000000000400ff6 W Box<std::string>::Box(std::string)
0000000000400f1a W Box<std::string>::~Box()
0000000000400f1a W Box<std::string>::~Box()
0000000000400fe6 W Box<int>::get() const
000000000040101c W Box<std::string>::get() const

要点：add 为 4 个类型各生成一份（W = weak 符号，可跨 TU 合并）；Box<T>::unused() 没有符号——从未被调用，编译器根本没实例化它。

原始 mangled 符号（nm 不过滤） ​

0000000000400f48 W _Z3addIdET_S0_S0_
0000000000400fa5 W _Z3addIfET_S0_S0_
0000000000400f34 W _Z3addIiET_S0_S0_
0000000000400f74 W _Z3addISsET_S0_S0_
0000000000400fd0 W _ZN3BoxIiEC1Ei
0000000000400fd0 W _ZN3BoxIiEC2Ei
0000000000400ff6 W _ZN3BoxISsEC1ESs
0000000000400ff6 W _ZN3BoxISsEC2ESs
0000000000400f1a W _ZN3BoxISsED1Ev
0000000000400f1a W _ZN3BoxISsED2Ev
0000000000400fe6 W _ZNK3BoxIiE3getEv

二进制体积对比 ​

== -O0 ==
   text	   data	    bss	    dec	    hex	filename
   4763	    724	    280	   5767	   1687	template_instantiation
== -O2 ==
   text	   data	    bss	    dec	    hex	filename
   3386	    700	    280	   4366	   110e	/tmp/tmpl_O2
== -O2 -s (strip) ==
   text	   data	    bss	    dec	    hex	filename
   3386	    700	    280	   4366	   110e	/tmp/tmpl_O2s

文件实际大小：-O0 -g 50112 B；-O2 -g 55736 B；-O2 -s 10512 B（strip 只删符号表与调试段，text 段不变）。

编译耗时（-ftime-report） ​

 template instantiation  :   0.02 (15%) usr   0.00 ( 0%) sys   0.07 (28%) wall    6091 kB (19%) ggc
 TOTAL                 :   0.13             0.11             0.25              31332 kB

小例子而已，实例化已占编译墙钟 28%、内存 19%——真实项目里模板越多，这个比例越夸张。

运行输出 ​

3
4
ab
6
7
hi