声明一个模板函数，将模板类友元的两个对象（仅）用于这两个特化

Question

我有一个模板类Test（以整数作为模板参数）和一个模板函数（在本例中为operator*），它接受Test 类的两个对象，模板参数可能不同。该函数需要对它的两个参数都友好。这是一个最低限度的工作示例：

#include <type_traits>

template <int N>
class Test;

template <int N1, int N2>
Test<N1+N2> operator* (Test<N1>, Test<N2>);

template <int N>
class Test {
  double val;
public:
  Test (double x) : val{x} {}
  template <int N1, int N2>
  friend Test<N1+N2> operator* (Test<N1>, Test<N2>);
};

template <int N1, int N2>
Test<N1+N2> operator* (Test<N1> x, Test<N2> y) {
  return Test<N1+N2> {x.val*y.val};
}

int main (int argc, char* argv[]) {
  Test<1> a{4.}, c{7.9};
  Test<2> b{3.5};
  a*b;
  a*c;
  return 0;
}

这行得通，但该函数是Test 的每个专业的朋友。我只想和Test<N1> 和Test<N2> 成为朋友。

我尝试这样声明：

template <int N>
class Test {
  double val;
public:
  Test (double x) : val{x} {}
  template <int N1, int N2>
  friend std::enable_if_t<N1==N||N2==N,Test<N1+N2>> operator* (Test<N1>, Test<N2>);
};

但遇到不明确重载的 g++ 错误。我也试过了：

template <int N>
class Test {
  double val;
public:
  Test (double x) : val{x} {}
  template <int N1, int N2, typename = std::enable_if_t<N1==N||N2==N>>
  friend Test<N1+N2> operator* (Test<N1>, Test<N2>);
};

但友元声明不允许使用默认模板参数。

我更喜欢 C++14 中的解决方案，但 C++17 中的解决方案也可以接受。

更新：遵循 S.M. 的回答。我建议有类似问题的人使用以下解决方案

template <int N>
class Test {
  double val;
public:
  Test (double x) : val{x} {}

  template <int N2>
  Test<N+N2> operator* (Test<N2> y) {
    return Test<N+N2> {val*y.val};
  }

  template <int N2>
  friend class Test;
};

int main (int argc, char* argv[]) {
  Test<1> a{4.}, c{7.9};
  Test<2> b{3.5};
  a*b;
  a*c;
  return 0;
}

Answer 1

我提供以下解决方案。该函数不再是友元函数。

#include <type_traits>

template <int N>
class Test {
  double val;
public:
  Test (double x) : val{x} {}

  template <int N2>
  Test<N+N2> mul(const Test<N2> &y) const {
    return Test<N+N2>{val * y.val};
  }

  template <int N2>
  friend class Test;
};

template <int N1, int N2>
Test<N1+N2> operator* (const Test<N1> &x, const Test<N2> &y) {
  return Test<N1+N2>{x.template mul<N2>(y)};
}

int main (int argc, char* argv[]) {
  Test<1> a{4.}, c{7.9};
  Test<2> b{3.5};
  a*b;
  a*c;
  return 0;
}

作为会员operator *:

#include <type_traits>

template <int N>
class Test {
  double val;
public:
  Test (double x) : val{x} {}

  template <int N2>
  Test<N+N2> operator *(const Test<N2> &y) const {
    return Test<N+N2>{val * y.val};
  }

  template <int N2>
  friend class Test;
};

int main (int argc, char* argv[]) {
  Test<1> a{4.}, c{7.9};
  Test<2> b{3.5};
  a*b;
  a*c;
  return 0;
}

Answer 2

不，你不能这样做。

17.5.4 朋友 [temp.friend]

类或类模板的朋友可以是函数模板或类模板，函数模板或类模板的特化，或非模板函数或类。

在这 6 个选项中，您可能会对函数模板感兴趣。

所以你可以通过三种方式与操作员交朋友

template <int N1, int N2>
friend Test<N1+N2> operator* (Test<N1>, Test<N2>); #1

template <int N2>
friend Test<N + N2> operator* (Test<N>, Test<N2>); #2

template <int N1>
friend Test<N1 + N> operator* (Test<N1>, Test<N>); #3

您尝试过的选项 #1 并没有按照您的意愿工作。选项 #2 和 #3 也不起作用，原因有两个：首先，您需要在某个地方定义此重载，其次，如果您定义这样的重载，它将不适用于第二个参数 (#2) 和第一个参数 ( #3)。