模板类中朋友声明的附加模板参数？

Question

为了一些全局函数

template<typename T, int count>
void func (const Obj<T>& obj) {
    for (int i = 0; i < count; i++)
        std::cout << obj.value << std::endl;
}

能够访问某些模板类的私有字段value

template<typename T>
class Obj {
    public:
        Obj (T value);
    private:
        T value;
};

template<typename T>
Obj<T>::Obj (T value) : value(value) {}

我们需要声明func<T, count> 是Obj<T> 的朋友。但是必须先声明func<T, count>，然后才能使其成为Obj<T> 的朋友，为此我们需要转发声明Obj<T>。生成的代码如下所示

// Forward declarations
template<typename T>
class Obj;

template<typename T, int count>
void func (const Obj<T>& obj);

// Obj<T>
template<typename T>
class Obj {
    public:
        Obj (T value);

        template<int count>
        friend void func<T, count> (const Obj<T>& obj);
    private:
        T value;
};

template<typename T>
Obj<T>::Obj (T value) : value(value) {} // <-- ERROR

// func<T>
template<typename T, int count>
void func (const Obj<T>& obj) {
    for (int i = 0; i < count; i++)
        std::cout << obj.value << std::endl;
}

但这让 gcc 抱怨“在主模板声明中无效使用模板 ID 'func'”，那么我如何为每个 count 声明 func<T, count> 是 Obj<T> 的朋友？根据this answer，我只需要用这个替换朋友声明

template<typename T1, int count>
friend void func (const Obj<T1>& obj);

据我所知，无论T1 和T 是否匹配，这将使func<T1, count> 成为Obj<T> 的朋友，这是荒谬的。是否可以将func<T, count> 声明为Obj<T> 的朋友，而不是其他Obj<T1>？ （最好将func<T, count>的定义保持在Obj<T>的定义之外）

（我知道我可以让count 成为一个真正的参数，但上面的示例只是对我的真实代码的简化。实际上，我试图以某种方式为某些类Obj<T> 重载std::basic_ostream<CharT, Traits>& operator<< (std::basic_ostream<CharT, Traits>& stream, const Obj<T>& obj)允许operator<< 访问Obj<T> 的私有字段。）

Answer 1

friend 声明必须匹配任何可能的前向声明，当然还有定义，包括模板参数。

这意味着你需要例如

template<typename U, int count>
friend void func(const Obj<U>& obj);

类模板参数T 和函数模板参数U 是否不同并不重要，因为无论如何都会调用正确的函数。

例子：

Obj<int> int_obj;
Obj<float> float_obj;

func<X>(int_obj);  // Will call void func<int, X>(int_obj)
func<X>(float_obj);  // Will call void func<float, X>(float_obj)

---

作为替代方案，您可以在类定义中定义内联函数，然后就不需要提供T 或U 模板参数：

template<int count>
friend void func(const Obj<T>& obj)
{
    // Implementation...
}

在这两种情况下，您都应该拥有func 的前向声明（正如我的评论中所述）。