c++ - 如何将模板类 X 的模板成员函数声明为嵌套类 X::Y 的友元

Question

我有一个模板类。它具有模板功能。两者都采用不同的模板参数。有一个内部类需要与封闭类的模板函数成为 friend 。编译器错误比比皆是。以下玩具示例显示了我的问题。

首先，当然会编译以下内容(VS 2017):

template <typename T>
class Class1
{
    public:
        Class1() = default;
        ~Class1() = default;

        template <typename U>
        void Func(U& x) {};
};

class Class2
{
    public:
        Class2() = default;
        ~Class2() = default;

        template <typename T>
        template <typename U>
        friend void Class1<T>::Func(U& x);
};

int main()
{
    Class1<int> c1;
    return 0;
}

现在让我们移动Class2进入Class1没有其他变化:

template <typename T>
class Class1
{
    public:
        Class1() = default;
        ~Class1() = default;

        template <typename U>
        void Func(U& x){};

    class Class2
    {
        public:
            Class2() = default;
            ~Class2() = default;

            template <typename T> //Compiler error here.
            template <typename U>
            friend void Class1::Func(U& x);
    };
};

int main()
{
    Class1<int> c1;
    return 0;
}

现在我得到一个编译器错误:error C3856: 'Class1<T>::Func': class is not a class template

我试过各种方法来在类嵌套时声明友元，但我无法编译它。可能没有办法做我想做的事。

请注意，我正在尝试做的事情(在真实代码中，而不是这个玩具示例中)的语义是 Func 应该是一个成员函数。这与迭代器或运算符无关，它们当然通常是非成员函数。我在这里看到了一些与我类似的问题，但它们通常与迭代器或运算符相关，而且我还没有找到适合我的解决方案的问题。

更糟的是，根据我的设计，声明所有 Class1 是可以的Class2的 friend (这样做可以让我解决这个问题)。 Class2是一个完全耦合到 Class1 的小助手类;它的所有特殊成员，除了析构函数和移动构造函数，都是私有(private)的或已删除的，并且Class1::Func是唯一实例化 Class2 的东西(并通过 move ctor 将其返回给 Class1 的用户)。因此，虽然将整个 Class1 加为好友并不理想。 , 它会在紧要关头完成。

提前致谢。

Answer 1

我首先尝试在 wandbox.org 上使用 gcc HEAD 9.0.0 重现 OP 的问题 并得到:

Start

prog.cc:17:23: error: declaration of template parameter 'T' shadows template parameter
17 |             template <typename T> //Compiler error here.
   |                       ^~~~~~~~
prog.cc:1:11: note: template parameter 'T' declared here
1 | template <typename T>
  |           ^~~~~~~~
prog.cc: In function 'int main()':
prog.cc:25:17: warning: unused variable 'c1' [-Wunused-variable]
25 |     Class1<int> c1;
   |                 ^~

1

Finish

修复很简单——T 已经是一个模板参数，必须在嵌套的 friend 声明中重命名:

template <typename T>
class Class1
{
    public:
        Class1() = default;
        ~Class1() = default;

        template <typename U>
        void Func(U& x){};

    class Class2
    {
        public:
            Class2() = default;
            ~Class2() = default;

            template <typename T1> //Compiler error gone.
            template <typename U>
            friend void Class1<T1>::Func(U& x);
    };
};

int main()
{
    Class1<int> c1;
    return 0;
}

在 上测试 wandbox.org 再次:

Start

prog.cc: In function 'int main()':
prog.cc:25:17: warning: unused variable 'c1' [-Wunused-variable]
25 |     Class1<int> c1;
   |                 ^~

0

Finish

如果 friend void Class1::Func(U& x); 像 Class1 一样依赖于相同的模板参数 T this将是替代解决方案:

template <typename T>
class Class1
{
    public:
        Class1() = default;
        ~Class1() = default;

        template <typename U>
        void Func(U& x){};

    class Class2
    {
        public:
            Class2() = default;
            ~Class2() = default;

            template <typename U>
            friend void Class1::Func(U& x);
    };
};

int main()
{
    Class1<int> c1;
    return 0;
}

在 wandbox.org 上测试 再次:

Start

prog.cc: In function 'int main()':
prog.cc:24:17: warning: unused variable 'c1' [-Wunused-variable]
24 |     Class1<int> c1;
   |                 ^~

0

Finish