模板类的嵌套类中的友元运算符

Question

我想为我的向量类添加一个迭代器类类型，我将一些比较运算符声明为迭代器类的友元函数。但它没有正确编译，我做了前向声明。

template<class object>class vector;
template<class object>
bool operator<(typename vector<object>::const_iterator& lhs, typename vector<object>::const_iterator& rhs);

template<class object>class vector {
protected:
    //some member 
public:
    class const_iterator {
        friend bool operator< <>(const_iterator& lhs, const_iterator& rhs);
        friend bool operator> <>(const_iterator& lhs, const_iterator& rhs);
        //...
    };
};

编译器说没有找到匹配的重载函数，我用的是vs2019。我猜前向声明有问题。

另一个问题是，我注意到有些人在类中声明友元函数时使用这种形式。

class myclass{
    friend void foo<T>(T t);
    //...
}

但是当声明一个操作符为友元时就不同了

friend bool operator< <>(const myclass& lhs, const myclass& rhs);

我想知道这两者有什么区别。

请帮帮我，非常感谢。

Answer 1

在您的前向声明中

template<class object>
bool operator<(typename vector<object>::const_iterator&, 
               typename vector<object>::const_iterator&);

const_iterator 在非推导上下文中，即编译器将无法在以下调用中为 object 推导 int：

vector<int>::const_iterator c1;
vector<int>::const_iterator c2;

c1 < c2;

我可以提出两种解决方案。

1. 最简单的一个：省略你的前向声明并在const_iterator 的主体内为operator< 提供一个定义：

   friend bool operator<(const_iterator& lhs, const_iterator& rhs) {
       ... return ... ;        
   }
   

2. 如果您无法在const_iterator 中定义operator<，请使用CRTP 将非推断上下文转换为推断上下文：

   template<class derived>
   struct const_iterator_crtp {};
   
   template<class derived>
   bool operator<(const_iterator_crtp<derived>&,
                  const_iterator_crtp<derived>&);
   
   template<class object>
   struct vector {
       struct const_iterator : const_iterator_crtp<const_iterator> {
           using base = const_iterator_crtp<const_iterator>;
           friend bool operator< <>(base&, base&);
       private: 
           int priv;
       };
   };
   
   template<class derived>
   bool operator<(const_iterator_crtp<derived>& lhs, 
                  const_iterator_crtp<derived>& rhs)
   {
       auto& l = static_cast<derived&>(lhs);  // these static_cast's are safe
       auto& r = static_cast<derived&>(rhs);
       return l.priv < r.priv;
   }
   

operator< 是第一个解决方案中的函数模板吗？为什么我们在operator< 之后不需要<>？

1. It is not a template。在这个定义中你不需要<>。

2. 您先转发声明一个模板。如果没有<>，朋友声明会引入非模板函数。一个非模板函数，即使它与模板一同名（非模板和模板函数可以重载！），也应该在某个地方定义。如果没有这样的定义，你会得到一个链接错误。要覆盖默认行为并引用之前前向声明的函数模板，请添加 <>。