g++ 4.5 找不到好友功能

Question

日安！

我对 C++ 中 friend 的使用有疑问。考虑下面的代码：

#include <ostream>

struct F {
};

struct N {
  friend std::ostream& operator<< (std::ostream&, const N&);
  friend std::ostream& operator<< (std::ostream&, const F&);    
};

void foo(std::ostream &out) {
  F bar;
  out << bar;
}

我一直以来的理解是，friend 与 static 类似，并且具有 friend 函数可以访问的附加属性班级的私人部分。在这个假设下，代码应该可以编译，因为有一个 operator<< 需要一个 ostream& 和一个（const）F& 。

看来 g++ 4.0 同意我的想法，因为它接受该代码。然而，较新的 g++ 4.5(.2) 拒绝代码并显示以下消息：

ns.cc: In function 'void foo(std::ostream&)':
ns.cc:14:10: error: no match for 'operator<<' in 'out << bar'

是 g++ 4.5 错误还是我（和 g++ 4.0）错误？

（将友元声明移动到 F 类中的解决方案没有帮助，因为 operator<< 将需要访问 N< 的私有部分/代码>。）

问候， 斯特凡

Answer 1

自从我在 [class.friend] 中看到问题以来，我一直在艰难地研究标准（FCD，n3242），

人们可以阅读：

6) 当且仅当该类是非本地类 (9.8)、函数名称未限定且函数具有命名空间作用域时，才可以在类的友元声明中定义函数。

7) 这样的函数是隐式内联的。类中定义的友元函数位于定义它的类的（词法）范围内。在类外部定义的友元函数不是 (3.4.1)。

9) 由友元声明指定的名称应在包含友元声明的类范围内可访问。

那么，这里会发生什么？

struct F {
};

struct N {
  friend std::ostream& operator<< (std::ostream&, const F&);    
};

友元声明指定 operator<< 的重载为 N 的友元。但是，此重载尚未在词法范围（命名空间或类）中声明。此外，7 也不适用，因为它也没有在 N 中定义。

因此，当查找可应用于以下情况的 operator<< 重载时：

void foo(std::ostream &out) {
  F bar;
  out << bar;
}

没有有效的重载（实际上，可能根本没有重载）。

您有两种解决方案：

• 使用 7：在友元声明之后定义内联函数。
• 使用 9：也在命名空间中声明该函数

因为 4 但：

4) 首先在友元声明中声明的函数具有外部链接 (3.5)。否则，该函数将保留其先前的链接 (7.1.1)。

我建议在 friend 声明之前声明它以控制其链接，但这很少有关系。

Answer 2

问题是友元声明不提供全局函数声明，除非您提供内联实现。

struct N {
   friend void func1() { }
   friend void func2();
   friend void func3();
};

void func3();

func1(); /* OK */
func2(); /* not OK */
func3(); /* OK */

Answer 3

您还必须在结构体外部声明运算符。 gcc 4.4 报告了相同的错误。

#include <ostream>

struct F {
};

struct N {
  friend std::ostream& operator<< (std::ostream&, const N&);
  friend std::ostream& operator<< (std::ostream&, const F&);    
};

std::ostream& operator<< (std::ostream&, const N&);
std::ostream& operator<< (std::ostream&, const F&);    

void foo(std::ostream &out) {
  F bar;
  out << bar;
}