在类内定义友元函数模板时如何避免重定义错误？

Question

考虑这段代码：

template<typename T>
class Base
{
   template<typename U>
   friend void f(void *ptr) {
     static_cast<Base<U>*>(ptr)->run();
   }
   protected:
       virtual void run() = 0; 
};
 
class A : public Base<A>
{
   protected:
       virtual void run() {}
};
 
/*
class B : public Base<B>
{
   protected:
       virtual void run() {}
};
*/

它现在编译得很好（ideone）。但是，如果我取消注释 B 的定义，则会出现以下错误 (ideone ）：

prog.cpp: In instantiation of ‘Base<B>’:
prog.cpp:20:   instantiated from here
prog.cpp:6: error: redefinition of ‘template<class U> void f(void*)’
prog.cpp:6: error: ‘template<class U> void f(void*)’ previously defined here

我知道（好吧，我想我知道）它给出这个错误的原因。

所以我的问题是：

在友元函数模板的类内定义的情况下如何避免重新定义错误？

只要我在类中提供主模板（不是专门化）的定义，我就会收到此错误。以这种方式定义主模板还有另一个问题：它使 f 函数模板的所有实例化为 Base 类模板的所有实例化的 friend ，我也想避免。我想让 f 成为 Base 的好友，但不让 f 成为 Base的好友。如果 U 和 T 不相同，则 T>。同时我也想提供类内部的定义。是否可以？

Answer 1

您真的需要在类中定义 f 吗？如果您在外部定义它，您的问题就会消失，并且您还可以强制执行您想要的一对一关系（即只有 f 是 Base的友元。 code>)：

template <typename T> class Base;

template <typename U>
void f(void *ptr) {
   static_cast<Base<U>*>(ptr)->run();
}

template<typename T>
class Base
{
   friend void f<T>(void *ptr); //only one instanciation is a friend

   protected:
     virtual void run() = 0; 
};

但是，请注意，只有 f 是 Base 的友元这一事实不会阻止以下代码的编译：

B b;
f<A>(&b); // compiles, f<A> calls Base<A>::run, but the cast is wrong

Answer 2

友元函数是一个全局函数，即使您将其实现放入任何类的主体中也是如此。问题是，当您实例化 Base 两次（在任何上下文中）时，您提供了 f 的两个实现。请注意，f不依赖于T，并且它不能使用T；对于所有 Base 来说，它的功能都是相同的。

一个简单的解决方案是仅在类模板内提供 f 的声明并在其外部提供实现：

template<typename T>
class Base
{
  template<typename U>
  friend void f(void *ptr);
  protected:
    virtual void run() = 0;
};


template<typename U>
void f(void *ptr) {
  static_cast<Base<U>*>(ptr)->run();
}

class A : public Base<A>
{
 protected:
   virtual void run() {}
};

class B : public Base<B>
{
protected:
  virtual void run() {}
};

int main() {
}

上面的代码使用我的 g++ 进行编译