C++11 - 模板、友元、decltype 和访问修饰符

Question

大家好，

我正在尝试为我的数学 vector 类重载加法运算符。我的(看似逻辑正确的)简化代码是:

template<typename T>
class Vector2
{
private:
    T       m_data[2];

    template<typename U>
    friend auto operator+(Vector2<T> a, Vector2<U> b) -> Vector2<decltype(a.m_data[0] + b.m_data[0])>
    {
        Vector2<decltype(a.m_data[0] + b.m_data[0])> ret(   a.m_data[0] + b.m_data[0],
                                                            a.m_data[1] + b.m_data[1]   );

        return ret;
    }

public:
    inline Vector2(T x, T y)
    {
        m_data[0] = x;
        m_data[1] = y;
    }
};

int main()
{
    Vector2<float>  v1(0.5f, 0.5f);
    Vector2<float>  v2(1, 2);

    v2 + v1; // Line 29

    return 0;
}

但是，GCC 4.6.1 给了我这个:

W:\projects\Awesome\BetterStuff\main.cpp||In function 'Vector2<decltype ((a.m_data[0] + b.m_data[0]))> operator+(Vector2<T>, Vector2<U>) [with U = float; T = float; decltype ((a.m_data[0] + b.m_data[0])) = float]':|
W:\projects\Awesome\BetterStuff\main.cpp|5|error: 'float Vector2<float>::m_data [2]' is private|
W:\projects\Awesome\BetterStuff\main.cpp|29|error: within this context|
||=== Build finished: 2 errors, 0 warnings (0 minutes, 0 seconds) ===|

如果我将第二个 vector 更改为 int vector ，它会给我更多(类似的)错误。

我最接近弄清楚这件事的是找到这个有趣的页面:http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=48884

但遗憾的是，我不能用它来解决我自己的问题。我尝试了 GCC 4.6.2 和 4.7.0，但我的代码也没有编译。

将“private”改为“public”确实解决了我的问题，但显然我的意图不是暴露m_data；

我只想定义一个加法运算符，它的返回类型由模板参数决定，根据我的理解，这是一个编译时的事情——对于模板函数的每个实例，编译器会自动计算出基于返回类型在 decltype() 那里。我的意思是，main() 以哪种方式尝试访问这些 vector 之一的 m_data 的内容？

这整件事让我很困惑，任何帮助将不胜感激。

好的谢谢

Answer 1

嗯，GCC 是对的...问题不是 Vector2(float) 试图访问 Vector(int) 的私有(private)成员，而是 operator+(它只是Vector2(float)) 试图访问 Vector2(int) 的私有(private)成员。所以更新后的代码是:

template<typename T>
class Vector2
{
    template<typename U>
    friend class Vector2;

private:
    T       m_data[2];

    template<typename T1, typename U>
    friend auto operator+(Vector2<T1> a, Vector2<U> b) -> Vector2<decltype(a.m_data[0] + b.m_data[0])>;

public:
    inline Vector2(T x, T y)
    {
        m_data[0] = x;
        m_data[1] = y;
    }

    inline Vector2<T>& operator=(const Vector2<T>& vec)
    {
        m_data[0] = vec.m_data[0];
        m_data[1] = vec.m_data[1];
    }
};

template<typename T, typename U>
auto operator+(Vector2<T> a, Vector2<U> b) -> Vector2<decltype(a.m_data[0] + b.m_data[0])>
{
    Vector2<decltype(T() + U())> ret(   a.m_data[0] + b.m_data[0],
                                        a.m_data[1] + b.m_data[1]   );

    return ret;
}

int main()
{
    Vector2<float>  v1(0.5f, 0.5f);
    Vector2<int>    v2(1, 2);

    //Vector2<int>  a = v2 + v1; // Doesn't work
    Vector2<float>  b = v2 + v1; // Works

    return 0;
}