c++ - 为模板类重载友元运算符<<

Question

我现在已经在 StackOverflow.com 上阅读了几个关于我的问题的问题，但似乎没有一个能解决我的问题。或者我可能做错了......重载<<如果我把它变成一个内联函数，它就可以工作。但是我该如何让它在我的案例中发挥作用呢？

warning: friend declaration std::ostream& operator<<(std::ostream&, const D<classT>&)' declares a non-template function

warning: (if this is not what you intended, make sure the function template has already been declared and add <> after the function name here) -Wno-non-template-friend disables this warning

/tmp/cc6VTWdv.o:uppgift4.cc:(.text+0x180): undefined reference to operator<<(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, D<int> const&)'
collect2: ld returned 1 exit status

代码:

template <class T>
T my_max(T a, T b)
{
   if(a > b)      
      return a;
   else
      return b;
}

template <class classT>
class D
{
public:
   D(classT in)
      : d(in) {};
   bool operator>(const D& rhs) const;
   classT operator=(const D<classT>& rhs);

   friend ostream& operator<< (ostream & os, const D<classT>& rhs);
private:
   classT d;
};


int main()
{

   int i1 = 1;
   int i2 = 2;
   D<int> d1(i1);
   D<int> d2(i2);

   cout << my_max(d1,d2) << endl;
   return 0;
}

template <class classT>
ostream& operator<<(ostream &os, const D<classT>& rhs)
{
   os << rhs.d;
   return os;
}

Answer 1

这是常见问题之一，这些问题具有相似但不完全相同的不同方法。这三种方法的不同之处在于您声明谁是您的函数的友元——以及您如何实现它。

外向的人

将模板的所有实例声明为友元。这是您接受的答案，也是大多数其他答案的建议。在这种方法中，您不必要地打开您的特定实例 D<T>通过声明所有 friend operator<<实例化。即 std::ostream& operator<<( std::ostream &, const D<int>& )可以访问 D<double> 的所有内部结构.

template <typename T>
class Test {
   template <typename U>      // all instantiations of this template are my friends
   friend std::ostream& operator<<( std::ostream&, const Test<U>& );
};
template <typename T>
std::ostream& operator<<( std::ostream& o, const Test<T>& ) {
   // Can access all Test<int>, Test<double>... regardless of what T is
}

内向者

仅将插入运算符的特定实例声明为友元。 D<int>应用于自身时可能喜欢插入运算符，但它不想与 std::ostream& operator<<( std::ostream&, const D<double>& ) 有任何关系.

这可以通过两种方式完成，最简单的方式是@Emery Berger 提出的，即内联运算符——出于其他原因，这也是一个好主意:

template <typename T>
class Test {
   friend std::ostream& operator<<( std::ostream& o, const Test& t ) {
      // can access the enclosing Test. If T is int, it cannot access Test<double>
   }
};

在第一个版本中，您不是创建模板化的 operator<< ，而是 Test 的每个实例化的非模板函数模板。同样，差异很小，但这基本上等同于手动添加:std::ostream& operator<<( std::ostream&, const Test<int>& )当你实例化 Test<int> ，以及实例化时的另一个类似重载 Test与 double ，或任何其他类型。

第三个版本比较繁琐。无需内联代码，并使用模板，您可以将模板的单个实例声明为类的友元，而无需向所有其他实例开放:

// Forward declare both templates:
template <typename T> class Test;
template <typename T> std::ostream& operator<<( std::ostream&, const Test<T>& );

// Declare the actual templates:
template <typename T>
class Test {
   friend std::ostream& operator<< <T>( std::ostream&, const Test<T>& );
};
// Implement the operator
template <typename T>
std::ostream& operator<<( std::ostream& o, const Test<T>& t ) {
   // Can only access Test<T> for the same T as is instantiating, that is:
   // if T is int, this template cannot access Test<double>, Test<char> ...
}

利用外向的人

第三个选项与第一个选项之间的细微差别在于您对其他类(class)的开放程度。 外向 版本中的一个滥用示例是有人想要进入您的内部并执行此操作:

namespace hacker {
   struct unique {}; // Create a new unique type to avoid breaking ODR
   template <> 
   std::ostream& operator<< <unique>( std::ostream&, const Test<unique>& )
   {
      // if Test<T> is an extrovert, I can access and modify *any* Test<T>!!!
      // if Test<T> is an introvert, then I can only mess up with Test<unique> 
      // which is just not so much fun...
   }
}