尝试重载 << 运算符并使用友元函数时出错

Question

我正在尝试重载 运算符并使用友元函数。 下面的代码块工作得很好。

template <class T>
class Mystack{
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& s, Mystack<T> const& d)
    {
        d.print(s);
        return s;
    } 
};

由于它是友元函数，我显然想在类之外定义它而不使用范围解析运算符。但是当我尝试时，我得到了错误。

template <class T>
class Mystack{
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& s, Mystack<T> const& d); 
};
template <class T>
std::ostream& operator<<(std::ostream& s, Mystack<T> const& d)
{
    d.print(s);
    return s;
}

下面是 main 的代码 sn-p

Mystack<int> intstack;
std::cout << intstack;

错误：未解析的外部符号。

P.S：它不是完整的运行代码。只是一个样本。请多多包涵。

Answer 1

friend std::ostream& operator<<(std::ostream& s, Mystack<T> const& d);

声明一个非模板operator<< 函数并使其成为朋友。所以Mystack<int> 将有一个非模板函数std::ostream& operator<<(std::ostream& s, Mystack<int> const& d); 等作为它的朋友。

template<class T>
std::ostream& operator<<(std::ostream& s, Mystack<T> const& d)
{
    d.print(s);
    return s;
}

定义一个operator<<函数模板。

两者不一样。当您编写 std::cout << intstack; 时，重载解析规则将其解析为您声明的非模板 operator<< 函数，但它未定义，因此您会收到链接器错误。

没有办法为类模板之外的类模板的每个实例定义一个非模板函数。但是，您可以与 operator<< 函数模板的特化成为朋友：

// forward declarations
template <class T>
class Mystack;
template <class T>
std::ostream& operator<<(std::ostream& s, Mystack<T> const& d);

template <class T>
class Mystack
{
    friend std::ostream& operator<< <T>(std::ostream& s, Mystack<T> const& d); 
//                                  ^^^
};

或与函数模板的每一个特化成为朋友，从封装的角度来看更糟糕（因为，例如，operator<< <int> 将成为 Mystack<float> 的朋友）：

template <class T>
class Mystack
{
public:
    template <class U>
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& s, Mystack<U> const& d);
};

或者只是在类中定义友元函数。