模板类的模板友元功能

Question

如果函数的模板参数包括但不限于类的模板参数，我想知道如何使类的函数成为朋友并在类外部定义函数。

例如我有以下模板类和模板友元函数：

template<int N>  class Matrix;
template<typename T, int N> Matrix<N> operator*(const Matrix<N> &m1, const T &m2);

// class definition
template<int N>
class Matrix{
  template<typename T>
  friend Matrix<N> operator* (const Matrix<N> &m1, const T &m2);
};

// friend function definition
template<typename T, int N> Matrix<N> operator*(const Matrix<N> &m1, const T &m2)
{
    return m1; // just as an example
}

如果我编译：

Matrix<3> m;
m * 1.0;

我会收到以下链接器错误：

test.cc:(.text+0x1c7): undefined reference to `Matrix<3> operator*<double>(Matrix<3> const&, double const&)'
collect2: error: ld returned 1 exit status

Answer 1

您的实物不匹配。

您的初始声明和后来的定义具有以下签名：

template<typename T, int N>
Matrix<N> operator*(const Matrix<N> &m1, const T &m2);

这是一个带有两个模板参数的函数模板：T和N。

但是，在您的班级中，您可以将具有此签名的函数模板作为朋友：

template<typename T>
friend Matrix<N> operator* (const Matrix<N> &m1, const T &m2);

这只有一个模板参数：T。 N 固定在这里。这个友元声明也声明了这个函数模板。这是一个更好的匹配，但没有实际定义，因此您看到的行为。

---

我认为你有两个选择。

1. 删除operator* 的命名空间范围声明，只在Matrix 的定义中声明和定义友元operator*。

2. 更改朋友声明以匹配命名空间范围声明：

   template<typename T, int M>
   friend Matrix<M> operator* (const Matrix<M> &m1, const T &m2);
   

(1) 通常是更好的选择 - 不涉及将更多 operator*s 添加到全局范围内，这对编译时间有好处。