具有隐式转换和运算符重载但不是内联的模板类

Question

根据Implicit conversion when overloading operators for template classes 中的答案，我能够编写以下代码，并且运行良好（简化示例）：

namespace my_library {

template <typename T>
struct Number {
    T n;

    inline Number(T n) : n(n) { }

    friend Number<T> operator+(const Number<T> &a, const Number<T> &b) {
        return Number<T>(a.n + b.n);
    }
};

}

int main() {
    return (int) (4 + my_library::Number<double>(3)).n; // returns 7
}

我要做的就是使operator+ 不在Number 的定义中内联（但保留在头文件中），而一切仍然以相同的方式工作 - 请参阅main 中的表达式功能。请注意，它要求将整数 4 隐式转换为 double，然后再转换为 Number<double>。我关注了链接到Binary operator overloading on a templated class 的评论，但该解决方案不起作用 - 重载的运算符不再匹配。有什么方法可以使这项工作并使操作员的主体在struct 定义之外？ （不会使操作员界面复杂化或添加更多重载 - 在这些情况下，我宁愿将其保持内联。）

Answer 1

你可以这样做：

template <typename T>
struct Number {
    // ...
    template <class U>
    friend Number<U> operator+(const Number<U> &a, const Number<U> &b);
};

template <typename U>
Number<U> operator+(const Number<U> &a, const Number<U> &b) {
    return Number<U>(a.n + b.n);
}

在此示例中，operator+ 将成为所有 Number 特化的朋友，即使类型不匹配也是如此。这可能是比您预期的更广泛的友谊，但这是实现将operator+ 的定义移到Number 的定义之外的目标的最简单方法。请注意，如果未内联定义朋友，您将失去将其作为“隐藏朋友”的好处。 （隐藏的朋友只能通过依赖于参数的查找来找到，这意味着在大多数不打算使用它的情况下，编译器通常不必将其视为候选函数。）

如果您希望operator+ 的每个特化只成为类型匹配的特定Number 特化的朋友，则更复杂。您必须转发声明operator+ 模板以防止friend 声明声明非模板函数，并且您还必须转发声明Number 以便它可以在operator+ 中使用前向声明：

template <typename T> struct Number;

template <typename T>
Number<T> operator+(const Number<T>&, const Number<T>&);

template <typename T>
struct Number {
    // ...
    friend Number<T> operator+<>(const Number<T>&, const Number<T>&);
};

template <typename T>
Number<T> operator+(const Number<T> &a, const Number<T> &b) {
    return Number<T>(a.n + b.n);
}