类模板友元函数的声明(友元函数可以在类内定义吗)

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

2009-08-09

摘自《Sun Studio 12: C++ 用户指南》 第 6.7.3 节

模板在使用前必须先声明。一个友元声明构成了模板的使用，而非模板的声明。（A friend declaration constitutes a use of the template, not a declaration of the template. ）所以实际的模板声明必须在友元声明之前。例如，编译系统尝试链接以下示例中生成的目标文件时，对未实例化的operator<<函数，会生成一个未定义的错误。

示例6–2 友元声明问题的示例

// array.h<br />// generates undefined error for the operator<< function<br />#ifndef ARRAY_H<br />#define ARRAY_H<br />#include <iosfwd></p> <p>template<class T> class array {<br /> int size;<br />public:<br /> array();<br /> friend std::ostream&<br /> operator<<(std::ostream&, const array<T>&);<br />};<br />#endif</p> <p>// array.cc<br />#include <stdlib.h><br />#include <iostream></p> <p>template<class T> array<T>::array() {size = 1024;}</p> <p>template<class T><br />std::ostream&<br />operator<<(std::ostream& out, const array<T>& rhs)<br /> {return out << ‘[‘ << rhs.size << ‘[‘;}</p> <p>// main.cc<br />#include <iostream><br />#include “array.h”</p> <p>int main()<br />{<br /> std::cout<br /> << “creating an array of int… ” << std::flush;<br /> array<int> foo;<br /> std::cout << “done/n”;<br /> std::cout << foo << std::endl;<br /> return 0;<br />}

请注意，因为编译器将以下代码作为普通函数（array类的friend）的声明进行读取（because the compiler reads the following as the declaration of a normal function that is a friend of the array class），所以编译期间不会出现错误消息friend ostream& operator<<(ostream&, const array<T>&);

因为operator<<实际上是模板函数，所以需要在声明template class array之前提供此“模板函数”（operator<<？）的声明。但是，由于operator<<有一个type为array<T>的形参（模板类型形参？），因此在声明函数之前，必须声明array<T>。文件array.h必须如下所示：

Because operator<< is really a template function, you need to supply a template declaration for prior to the declaration of template class array. However, because operator<< has a parameter of type array<T>, you must precede the function declaration with a declaration of array<T>. The file array.h must look like this:

#ifndef ARRAY_H<br />#define ARRAY_H<br />#include <iosfwd></p> <p>// the next two lines declare operator<< as a template function<br />template<class T> class array;<br />template<class T><br /> std::ostream& operator<<(std::ostream&, const array<T>&);</p> <p>template<class T> class array {<br /> int size;<br />public:<br /> array();<br /> friend std::ostream&<br /> operator<< <T> (std::ostream&, const array<T>&);<br />};<br />#endif

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换一个能通过的版本，所有代码都放到同一个文件中。前面那个未通过乃是因为文件之间include有问题，在array.cc中#include “array.h”，然后在main.cc中#include “array.cc”即可。

#include <iostream></p> <p>// 下面两行将operator<<声明成一个模板函数。因为operator<<实际上是模板函数，<br />// 所以需要在声明template class array之前提供此“模板函数”（operator<<？）的声明。<br />template<class T> class array;<br />template<class T> std::ostream& operator<<(std::ostream&, const array<T>&);</p> <p>template<class T> class array {<br /> int size;<br />public:<br /> array();<br /> //请注意，因为编译器将以下一行代码作为普通函数（array 类的 friend）的声明进行读取，<br /> //所以编译期间不会出现错误消息。但是链接期间会出问题哦 error LNK2019: unresolved external symbol<br /> //friend std::ostream& operator<< (std::ostream&, const array<T>&);<br /> //但是，由于operator<<有一个模板形参类型array<T>，因此在声明函数之前，必须声明array<T>。<br /> friend std::ostream& operator<< <T> (std::ostream&, const array<T>&);</p> <p>};</p> <p>template<class T> array<T>::array() {size = 1024;}</p> <p>template<class T> std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const array<T>& rhs)<br />{return out << ‘[‘ << rhs.size << ‘]’;}</p> <p>int main()<br />{<br /> std::cout<br /> << “creating an array of int… ” << std::flush;<br /> array<int> foo;<br /> std::cout << “done/n”;<br /> std::cout << foo << std::endl;<br /> return 0;<br />}

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再换一个所有代码合在一起的版本，使用了using namespace std;

主要是验证下面这段代码的第七行

“template<class T> ostream& operator<<(ostream&, const array<T>&);”

可以被删掉！

#include <iostream><br />using namespace std;</p> <p>// 下面两行将operator<<声明成一个模板函数。因为operator<<实际上是模板函数，<br />// 所以需要在声明template class array之前提供此“模板函数”（operator<<？）的声明。<br />template<class T> class array;<br />//template<class T> ostream& operator<<(ostream&, const array<T>&); //不过看起来，可有可无，删掉照样通过</p> <p>template<class T> class array {<br /> int size;<br />public:<br /> array();<br /> //请注意，因为编译器将以下一行代码作为普通函数（array 类的 friend）的声明进行读取，<br /> //所以编译期间不会出现错误消息。但是链接期间会出问题哦 error LNK2019: unresolved external symbol<br /> //friend std::ostream& operator<< (std::ostream&, const array<T>&);<br /> //但是，由于operator<<有一个模板形参类型array<T>，因此在声明函数之前，必须声明array<T>。<br /> friend ostream& operator<< <T> (ostream&, const array<T>&);</p> <p>};</p> <p>template<class T> array<T>::array() {size = 1024;}</p> <p>template<class T> ostream& operator<<(ostream& out, const array<T>& rhs)<br />{return out << ‘[‘ << rhs.size << ‘]’;}</p> <p>int main()<br />{<br /> cout<br /> << “creating an array of int… ” << flush;<br /> array<int> foo;<br /> cout << “done/n”;<br /> cout << foo << endl;<br /> return 0;<br />}