在模板类之外定义友元函数的正确方法是什么?

What is the right way to define a friend function outside a template class?

本文关键字：方法 是什么 函数 友元 定义      更新时间：2023-10-16

如果我有一个普通的类，我可以在类中"注入"一个非自由的友元函数。 (除此之外，只有ADL才能找到(。

案例1： 

class A{
double p_;
friend double f(A const& a){return a.p_;}
};

如果相反，这是一个模板类，我可以做：

案例2：

template<class T>
class A{
double p_;
friend double f(A const& a){return a.p_;} // apparently A const& is a synomyn for A<T> const&
};

现在假设我需要根据稍后需要定义的类来实现f。在这种情况下，我尝试这样做：

案例3：

template<class T>
class A{
double p_;
friend double f(A const& a);
};
...

这已经给出了一个警告："警告：友元声明'double f(const A&('声明了一个非模板函数[-Wnon-template-friend]"。

按照编译器的建议，我可以这样做：

template<class T> class A;
template<class T> double f(A<T> const& a);
template<class T>
class A{
double p_;
friend double f<>(A const& a);
};
template<class T> double f(A<T> const& a){return a.p_;}

这需要更多的代码，我什至不确定它是否 100% 等同于我想要的情况 2 abov，因为现在我有一个真正的免费函数，它恰好是朋友而不是注入的朋友。

是否可以将案例 3 修改为与案例 2 100% 等效，并且仍然具有类外f的定义？换句话说，是否可以注入一个在类外定义的友元函数？

我也试过这个，这给出了一个编译器错误：

template<class T>
class A{
double p_;
friend double f(A<T> const& a);
};
template<class T> double A<T>::f(A<T> const& a){return a.p_;}

此答案找到了相同的解决方案，但没有回答有关案例 3 等效于案例 2 的问题。在模板类中编写友元函数声明的正确方法是什么？

友元函数具有特殊的可见性规则(ADL 的特殊情况(，因此在类外部定义函数与在类内部定义函数是不同的。

此外，在情况 2 中，函数不是模板。 即使您每个模板都有一个。所以要在类外实现它， 您必须为每个T实现每个friend double f(A<T> const& a);。

该建议是最接近的解决方法：

  • 你的功能(只有专业化(是朋友。

  • 但是你的函数是模板(所以推论应该发生：
    friend double f(A<T> const& a, T);(情况 2(，f(A<float>{}, 42);会成功
    ，而friend double f<>(A<T> const& a, T);不会
    (T对于A<float>float，对于42int((

  • 您的函数是在外部声明的，因此其可见性是"不同的"。

现在假设我需要根据稍后需要定义的类来实现f。在这种情况下，我尝试这样做：

其他解决方法是声明一个私有方法来完成这项工作，它允许您在类中定义朋友。 然后可以稍后定义该私有方法：

template<class T>
class A{
double p_;
double do_f() const;
friend double f(A const& a){return a.do_f();}
};
// Thing needed by A<T>::do_f
template<class T>
double A<T>::do_f() const
{
// ...
}
如果返回类型

是不完整的类型，则必须对返回执行auto技巧(这适用于 g++11 和 clang++11(。

template<class T> class A;
class B;
template<class T>
class A{
B do_f() const;
friend auto f(A const& a){return a.do_f();} // not friend B f(...
};
class B{};
template<class T> B A<T>::do_f() const{return B{};}
int main(){A<double> a; f(a);}
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