爲什麼朋友成員函數不能自動識別爲函數模板？

Question

C++ FAQ 35.16

http://www.parashift.com/c++-faq-lite/template-friends.html

#include <iostream> 

template<typename T> 
class Foo { 
public: 
    Foo(T const& value = T()); 
    friend Foo<T> operator+ (const Foo<T>& lhs, const Foo<T>& rhs); 
    friend std::ostream& operator<< (std::ostream& o, const Foo<T>& x); 
private: 
    T value_; 
}; 

的作者日期聲稱：

「當編譯器看到好友線一路類定義適當的障礙發生。那時它還不知道朋友函數本身是模板（爲什麼它不是默認的類模板成員函數是函數模板？）;它假定它們是非模板是這樣的：」

Foo<int> operator+ (const Foo<int>& lhs, const Foo<int>& rhs) 
{ ... } 

std::ostream& operator<< (std::ostream& o, const Foo<int>& x) 
{ ... } 

爲什麼上述非模板？不是通過int實例化的這些模板嗎？

「當您撥打運營商+或操作員< <功能，這種假設使編譯器生成的非模板函數的調用，而是因爲你從來沒有真正定義鏈接器會給你一個‘不確定的外部’錯誤那些非模板功能。 「

事實上，使編譯器識別爲以上函數模板，程序員必須做到這一點明確如下圖所示：

template<typename T> class Foo; // pre-declare the template class itself 
template<typename T> Foo<T> operator+ (const Foo<T>& lhs, const Foo<T>& rhs); 
template<typename T> std::ostream& operator<< (std::ostream& o, const Foo<T>& x); 

誰能解釋一下嗎？我覺得這很令人煩惱，不知道爲什麼編譯器不會通過用'int'替換T來實例化Class Foo的實例，並將其稱爲一天。

謝謝。

Answer 1

類模板成員函數是模板的一部分，因此用模板實例化，但朋友不是。考慮非模板案例：

struct S { 
    friend void foo(S); 
}; 

注意void foo(S)沒有在這一點上聲明;聲明friend聲明如果函數void foo(S)定義爲，那麼該函數將有權訪問S。它可能永遠不會被定義，這很好。

有了模板，情況是一樣的：

template<typename T> struct S { 
    friend void foo(S); 
}; 

這是說，對於任何類型的T，如果一個函數void foo(S<T>)被定義該函數可以訪問S<T>。這個功能有望成爲一個具體的函數，通過重載：

void foo(S<char>) { } 
void foo(S<int>) { } 

編譯器不知道你打算以後提供可用於所有T函數模板。相反，如果已經聲明瞭適當的函數模板，那麼如果您通過添加尖括號來指定它，它將被實例化。

至於爲什麼你必須轉發聲明模板，沒有理由說「模板」只有一個聲明。試想一下：

#include <iostream> 
template<typename T> struct S; 
template<typename T> void foo(S<T>); 
template<typename T> void foo(S<T *>); 
template<typename T> struct S { 
    friend void foo<>(S); 
}; 
template<typename T> void foo(S<T>) { std::cout << "template template friend\n"; } 
template<typename T> void foo(S<T *>) { std::cout << "template specialization template friend\n"; } 
template void foo(S<void *>); 
int main() { 
    foo(S<int>()); 
    foo(S<void *>()); 
} 

這裏也有foo兩個專業，他們有這兩個向前聲明，以便friend可以在它們之間進行選擇。