如何将绑定的模板友元函数专门用于模板类？

Question

我正在尝试为我创建的模板化堆栈类（作为编程分配）重载输出流运算符 (

我构建了一个更简单的代码示例来演示这个问题。请注意，在示例中，我使用了一个名为“oper()”的函数，而不是使用重载的 operator

    // Compiler:   gcc
// Purpose:    test templates. test bound template friend fns.
#include <iostream>
using namespace std;

// declare template function
template <typename T> std::ostream & oper (std::ostream &os, const T &);

template <typename T> class Bigger {
    T value;
public:
    Bigger(T init) {value = init;}
    // declare bound template friend functions
    friend std::ostream &oper<> (std::ostream &os, const Bigger<T> &);
};

class Bad { // but oper() can work with this class too!
    int i;
public:
    int value;
    Bad(): i(1),value(2) {};
};

// define full template functions
// want to specialize this function so that it only works with class Bigger!
template <typename T> std::ostream &oper (std::ostream &os, const T & big) {
    os << big.value;
    return os;
}

int main (int argc, char * argv[]) {
    Bigger <float> bf {3.1};
    // this is desired behavior. oper() acts as a friend to Bigger.
    cout << "oper bf: "; oper(cout,bf); cout<<endl;
    Bad bad;
    // this is undesired behavior. template is too loose allowing oper to work for Bad!!!
    cout << "oper bad: ";oper(cout,bad);cout<<endl;

    return 0;
}

Answer 1

如何将绑定的模板友元函数特化为模板类？

简单的答案，你不能。函数模板只能是完全特化的，但您要求的是提供类模板的部分特化。最接近的方法是提供不同的基本模板（请参阅 Petr Budnik 答案）而不是专门化....但我也不会这样做。

在定义模板的友元运算符（或一般的友元函数）时，我不喜欢使用模板，而是将单个非模板运算符定义为模板的友元。这可以通过在类定义中提供友元函数的定义来实现：

template <typename T>
class MyTemplate {
   int data;
//...
   friend std::ostream operator<<(std::ostream& os, MyTemplate const& t) {
       os << t.data;
       return os;
   }
};

这种方法有几个优点，第一个是它允许为非模板函数提供通用实现，从而避免函数模板特化出现的所有问题（注意：避免特化函数模板！）以及定义重载的多个基本函数模板，等等。同时，它在只能通​​过 ADL 查找找到它们的上下文中创建这些函数，这意味着它不会污染其他上下文，从而简化错误消息（或至少不会使它们进一步复杂化）。

Answer 2

如果您前向声明Bigger，那么您可以限制oper 仅适用于Bigger 的特化：

// declare template function
template <typename T> class Bigger;
template <typename T> std::ostream & oper (std::ostream &os, const Bigger<T> &);

template <typename T> class Bigger {
    T value;
public:
    Bigger(T init) {value = init;}
    // declare bound template friend functions
    friend std::ostream &oper<> (std::ostream &os, const Bigger &);
};

// define full template functions
template <typename T> std::ostream &oper (std::ostream &os, const Bigger<T> &big) {
    os << big.value;
    return os;
}

这允许您使用oper 的模板定义，但只使单个特化oper<T> 成为Bigger<T> 的朋友。请注意，语法比大卫的答案复杂得多——我在实践中也是这样做的。