如何预编译std::variant实例化以降低C++编译耗时？

我在C++中使用包含约100个结构体的std::variant类型，该类型在整个应用中广泛使用。编译耗时分析显示，耗时主要来自std::variant各类方法的实例化与生成，例如：

Wall Duration 18,560.314 ms
Args
detail  
"std::__variant_detail::__dtor.......

此外，有上百个翻译单元（TU）需要该类型定义，导致编译时长居高不下。

我熟悉模板的显式实例化方式，例如：

template class MyClass<XXX>;

请问能否对std::variant执行类似的显式实例化？如何让其他翻译单元依赖已链接的这些符号？能否在预编译头中实现该操作？

• 能否对std::variant执行显式实例化？
  可以。std::variant作为标准库模板类型，完全支持显式实例化语法。假设你的目标variant类型是std::variant<Struct1, Struct2, ..., Struct100>，直接写出如下显式实例化代码即可：

template class std::variant<Struct1, Struct2, /* ... 填充所有100个结构体类型 ... */>;

注意：必须保证这行代码所在的文件中，所有100个结构体都已经完成完整定义，否则编译器会抛出不完整类型的错误。

• 如何让其他翻译单元依赖已链接的符号？
  在其他需要使用该std::variant的翻译单元中，通过显式实例化声明（extern template）告知编译器：该模板的实例化代码已经在别处生成，无需本地重复实例化。写法如下：

extern template class std::variant<Struct1, Struct2, /* ... 所有100个结构体类型 ... */>;

把这个声明放在所有相关TU都会包含的公共头文件里，这样每个TU编译时就会跳过std::variant成员函数的实例化步骤，直接链接已生成的符号。

• 能否在预编译头中实现该操作？
  可以，但需区分两种场景：
  1. 显式实例化定义（不带extern的代码）：不能放在预编译头中。因为预编译头会被多个TU包含，重复的显式实例化定义会触发链接阶段的多重定义错误。你应该把这行代码单独放在一个独立的.cpp文件中，仅编译一次。
  2. 显式实例化声明（带extern的代码）：可以放在预编译头中。这样所有包含预编译头的TU都会自动获取该声明，既减少了重复代码，又能确保编译器不会重复实例化std::variant的相关方法。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者yano