一个C++涉及重要模板和友元声明的语法问题

Question

以下代码应该是不言自明的。我有两个关于所使用的语法（这是必须使用的语法）的问题。如果您能为我提供这些问题的答案，我将永远感激不已。

template <typename T>
struct A {
    template <typename S>
    void f (const A<S> &s);

    template <typename S>
    friend struct A; 
    // Question 1: why isn't the syntax 'friend struct A<S>' ? 
    // The semantic would stay, since we would like A<S> (for ANY S) to be friend of every A<T>..

    private:
        void g () const {}
};

template <typename T> 
template <typename S> // Question 2: Why can't the syntax be 'template <typename T, typename S>' ?
void A<T>::f (const A<S> &s) {
    s.g();
}

int main () {
    A<bool> abool;
    A<char> achar;

    abool.f(achar);
}

我已经证实这确实是唯一正确的语法（我很高兴发现我错了）。我的问题更多地涉及语法背后的推理，如问题正文中所解释的那样。

感谢您的任何帮助。

Answer 1

为什么语法不是...

为什么语法不能...

您希望我们说什么？无论谁决定了这个语法（主要是 Stroustrup 本人，据我所知）都认为他们的语法比你的更好。

我不知道哪一个更好或更容易记住——但我确实发现他们的比你的更有意义。当然，你可以自由地表达不同意见。

编辑：好的，亚历山大很好地回答了问题#2。关于 #1：

区别在于 A 命名一个 type，这是函数参数所期望的，而 A它本身是一个模板的名称，从中创建类型，如果您想与模板而不是类型成为朋友，这是有意义的：

template <typename S>
void f (const A<S> &s); // A<S> being the name of a type

template <typename S>
friend struct A; // A being the name of a template

您可以 与特定模板实例成为好友，而不是整个模板，但为此，编译器必须在 friend 声明中已经知道该模板（即已声明） ：

template< typename T >
class foo;

class bar {
  friend class foo<int>; // foo<int> being the name of a specific instance of foo
};

所以与模板建立友好关系是一个例外（“通常的”friend声明声明了一个函数或类）并且确实需要不同的语法。

Answer 2

虽然我不能说为什么选择这种语法，但我只能说我会支持语言设计者做出的这两个决定 - 它们对我来说很有意义。在问题 2 中，您不仅有一个模板，还有两个嵌套的模板级别。为什么定义模板类的模板成员的语法应该隐藏这个事实？这样，它只是现有模板语法的重新组合，而您的模板语法需要特殊规则才能将嵌套模板的模板参数合并到一个 template 中。

Answer 3

假设您的嵌套模板声明稍微复杂一点：

template <typename T, int I>
struct A {
    template <typename S, I>
    void f (const A<S, I> &s);

    template <typename S, int J>
    friend struct A; 
    // Question 1: why isn't the syntax 'friend struct A<S, J>' ? 
    // The semantic would stay, since we would like A<S, J> (for ANY S, J combination) to be friend of every A<T, I>..

    private:
        void g () const {}
};

template <typename T, int I> 
template <typename S> // Question 2: Why can't the syntax be 'template <typename T, int I, typename S>' ?
void A<T>::f (const A<S> &s) {
    s.g();
}

int main () {
    A<bool, 5> abool;
    A<char, 7> achar;

    abool.f(achar);
}

突然您的建议似乎不再那么合理或明显了。哪一组参数先出现？假设您使用的是 C++0x 并且有一个可变参数列表？

至于友元声明，通过使用您建议的语法（friend struct ），您突然使编译器必须推断出 S 和 J 意味着模板参数，不应该从某个随机范围中获取。假设有人在与 struct A 相同的作用域级别引入了类型 S？声明 friend struct A 会引用哪个 S？编译器怎么知道？在外部作用域中引入名称以从根本上改变嵌套作用域中声明的含义是否合理？

如果您的意思是声明总共应为： template; friend struct A，那么为什么友元前向模板声明看起来与标准模板声明有什么不同呢？当您已经在 template 部分中提到模板变量的名称时，在模板名称后面包含模板变量的名称是多余的。

我还认为您建议的语法将使弄清楚模板专业化的作用变得更加困难，因为您必须查看代码的更多部分并关联事物。

举个例子，我的 A 版本的模板特化如下所示：

template <typename T>
struct A<T, 5> {
};

正如您所看到的，这与您建议的朋友前向声明语法非常接近，并且可能很难判断是否或不打算指定专用版本。它将需要将模板参数与模板参数相匹配，而按照目前的方式，如果您没有模板参数，那么您就不是在谈论专业化。