C++模板友元运算符重载

Question

我的代码有什么问题吗？

template<int E, int F>
class Float
{
 friend Float<E, F> operator+ (const Float<E, F> &lhs, const Float<E, F> &rhs);
};

G++ 只是不断发出警告：

float.h:7: warning:friend statements 'Float; operator+(const Float&, const Float&)' 声明一个非模板函数

float.h:7: warning: (如果这不是什么您想要的，请确保函数模板已被声明，并在此处的函数名称后添加 <>) -Wno-non-template-friend 禁用此警告

我尝试添加 <>正如警告注释中提到的，在此处的函数名称之后，但 g++ 给了我一个错误。

我用 clang++ 编译了代码，很好，没有任何警告。

Answer 1

您需要完全按照警告所述进行操作：

template<int E, int F>
Float<E, F> operator+ (const Float<E, F> &lhs, const Float<E, F> &rhs);

template<int E, int F>
class Float
{
 friend Float<E, F> operator+<> (const Float<E, F> &lhs, const Float<E, F> &rhs);
};

这声明了运算符模板的完全特化，是类模板的特定实例的友元。在对问题的评论中，UncleBens 善意地提供了一个解释链接为什么这么复杂。

Answer 2

这只是关于该语言的一个棘手方面的警告。当您声明 friend 函数时，它不是声明所在类的成员。为了方便起见，您可以在那里定义它，但它实际上属于命名空间。

在类模板内声明一个不是模板的友元函数，仍然在命名空间中声明一个非模板函数。它既不是类的成员，也不是模板。但是，它是由类模板生成的。

从模板生成非模板函数有点模糊。例如，您不能在 class 块之外添加该函数的声明。因此，您也必须在 class 块内定义它，这是有意义的，因为类模板将生成它。

朋友们另一个棘手的事情是，class Float {}内部的声明并没有声明命名空间中的函数。您只能通过参数相关的意义重载解析来找到它，即指定参数的类型为Float（或引用或指针）。对于operator+来说这不是问题，因为无论如何它都可能被重载，并且除了用户定义的类型之外永远不会被调用。

作为潜在问题的示例，假设您有一个转换构造函数 Float::Float( Bignum const& )。但是Bignum没有operator+。 （抱歉，这是一个人为的示例。）您希望依靠 operator+(Float const&, Float const&) 进行 Bignum 加法。现在，my_bignum + 3 将无法编译，因为两个操作数都不是 Float，因此它无法找到 friend 函数。

也许，您无需担心，只要相关函数是运算符即可。

或者，您也可以将 friend 更改为模板。在这种情况下，它必须在 class {} 块外部定义，并在其之前声明，而不是需要在内部声明和定义。

template<int E, int F> // now this is a template!
Float<E, F> operator+ (const Float<E, F> &lhs, const Float<E, F> &rhs);

template<int E, int F>
class Float
{
  // deduce arguments E and F - this names operator+< E, F >.
 friend Float<E, F> operator+<> (const Float<E, F> &lhs, const Float<E, F> &rhs);
};

Answer 3

这是一个相当古老的主题，但我认为声明运算符的最简单方法是在 Float 类中定义它。

template<int E, int F>
class Float
{
public:
    friend Float operator+ (const Float &lhs, const Float &rhs)
    {
        // Whatever you need to do.
    }
};

语法更容易编写和理解，并且它的工作方式完全相同（除了它将被内联），它不会是一个成员函数。

MSDN：在类声明中定义的友元函数不被视为在封闭类的范围内；它们在文件范围内。