类模板的友元函数

Question

我有一个课程模板Foo<T>。

我想实现一个非成员函数Bar，它接受两个Foos 并返回一个Foo。我希望Bar 成为非会员，因为调用者写Bar(f1, f2) 比f1.Bar(f2) 更自然。我还希望Bar 成为inline，因为计算简单且频繁。

template <typename T>
inline Foo<T> Bar(const Foo<T> &lhs, const Foo<T> &rhs) {
  ...
}

诀窍是Bar 需要访问Foo 的私人数据。我不希望有私有数据的访问者——没有充分的理由向用户公开私有数据。所以我想让Bar成为Foo的朋友。

template <typename T>
class Foo {
  ...
  private:
    T w, x, y, z;
    friend Foo<T> Bar(const Foo<T> &lhs, const Foo<T> &rhs);
};

这就是我遇到麻烦的地方。编译器抱怨：

当友元声明引用函数模板的特化时，不能使用内联说明符。

此规则是由标准强加的还是特定于 MSVC++？

这是我尝试过的：

• 将 Bar 设为 const 公共成员函数，然后声明一个仅返回 lhs.Bar(rhs) 的非成员版本。这似乎是最简单的解决方案。

• 删除inline 提示，知道编译器将决定内联而不管提示。那么这是否违反了单一定义规则？它仍然必须在头文件中定义，因为它是一个函数模板。

• 使用虚拟模板类型声明成员函数：

  template <typename T>
  class Foo {
    ...
    private:
      T w, x, y, z;
  
      // Note that this declaration doesn't actually use Dummy.  It's just there to
      // satisfy the compiler.     
      template <typename Dummy>
      friend Foo<T> Bar(const Foo<T> &lhs, const Foo<T> &rhs);
  };
  

我不完全确定为什么会这样，但它确实满足了编译器。

有没有更好的解决方案？

Answer 1

如果计算是微不足道的，我会写：

template <typename T>
class Foo {
  ...
  private:
    T w, x, y, z;
  public:
    friend Foo Bar(const Foo &lhs, const Foo &rhs) {
        ...
    }
};

这不会违反 ODR - 它是具有外部链接的内联函数（3.2/5 将其从 ODR 中排除，但定义相同，7.1.2/3 表示它是内联的）。

但是，这并没有定义函数模板Bar<T>，它只是为Bar 定义了一组函数重载。问题中未说明的某些原因可能意味着这对您不起作用，因为您实际上需要模板。

Answer 2

我最喜欢选项 1：

template <typename T>
inline Foo<T> Bar(const Foo<T> &lhs, const Foo<T> &rhs) {
    return lhs.Bar(rhs);
}

template <typename T>
class Foo {
  ...
    Foo<T> Bar(const Foo<T> &other) const;
  private:
    T w, x, y, z;
};

然后该功能被安全地包含在类中，但为了方便起见，您提供了一个包装函数。

Answer 3

Bar 是一个模板，所以它也必须是朋友声明中的一个模板。

您不一定必须使用虚拟参数，而是可以使用

 template <typename U>
 friend Foo<U> Bar(const Foo<U> &lhs, const Foo<U> &rhs);

这里不能使用 T 作为模板参数，因为范围内已经有一个外部 T。