当类和函数具有单独的模板参数时，在类定义之外定义友元函数

Question

下面的代码编译得很好（只是一个最小的例子，实际的代码有更多的原因是这种特殊的布局）：

template<int A>
class Foo {
    template<int B>
    friend int bar(Foo<A> a, Foo<B> b) {
        return A * B;
    }
};

int main() {
    return bar(Foo<0>(), Foo<1>());
}

但是，我想将声明与定义分开，并将函数定义放在类定义之外。我已经尝试过像对成员函数那样做：

template<int A> template<int B>
int bar(Foo<A> a, Foo<B> b) {
    return A * B;
}

但编译失败，因为它似乎不是有效的语法：

error: too many template-parameter-lists

但是，合并此定义中的两个模板参数列表 (template<int A, int B>) 会导致链接器错误：

undefined reference to `int bar<1>(Foo<0>, Foo<1>)'

这让我相信不同的模板参数列表会导致编译器/链接器将bar 的定义解释为与声明不同的函数。

所以我的问题是：当类和函数具有单独的模板参数时，如何在类定义之外定义友元函数？

Answer 1

我认为没有办法做到这一点。嗯，但不是一般的。您始终可以为每个 A 显式编写重载：

template<int B>
int bar(Foo<0> a, Foo<B> b) {
    return 0 + B;
}

基本上，原因是为Foo 的每个实例定义了不同的bar 重载。例如，对于Foo<0>，您将获得一个

template<int B>
int bar(Foo<0>, Foo<B>);

对于Foo 的每个实例化，您将获得一个新的bar 模板。所有这些bars 都是独立的，因为它们使用存在于bar 本身之外的模板参数（来自外部模板）。

您不能使用双重template<> 语法，因为这意味着您有两个作为模板的东西（类、函数...）。这不是这里的情况，因为您只有 bar 作为模板。第一个/第二个template<>没有别的了。

您无法合并它们，因为正如您所见，您将获得不同的功能。如果您查看上面为Foo<0> 实例化的bar，您会发现它不同于：

template<int A, int B>
int bar(Foo<A>, Foo<B>);

实例化的版本总是更好的匹配，因为它不需要为第一个参数推导任何东西。