如何定义模板类模板友元函数，其参数之一是模板类主体之外的依赖名称？

Question

你好，我有这个程序：

我想创建一个泛型类 Add 作为仿函数，我打算重载流 I/O 运算符以使用它。

问题是我希望流操作符<< >> 也是通用的，因此流参数可以是std::istream 或std::ifstream 等等。这也适用于插入运算符。

我这样做的原因是，如果我写 std::cout << Add<int>{} 会将其打印在屏幕上，如果我这样做：ofstream("data.txt") >> Add<int>{}; 会将其写入文件。

• 我知道ifstream 是istream，但我打算使用其他类型，它们的 I/O 操作符在做其他事情。

    template <typename T>
    class Add
    {
        T operator()(T const& a, T const& b){return a + b;}
  
        template <typename STREAM_IN>
        friend STREAM_IN& operator >> (STREAM_IN& in, Add<T>& a){ in >> a.x; return in;}
  
        template <typename STREAM_OUT>
        friend STREAM_OUT& operator << (STREAM_OUT& out, Add<T> const& a){ out << a.x; return out;}
  
        int x = 89;
    };
  
    //template <typename T>
    //template <typename STREAM_IN>
    //STREAM_IN& operator >> (STREAM_IN& in, Add<T>& a)
    //{
    //    return in >> a.x;
    //}
  
  
    int main()
    {
  
        Add<long> a;
        std::ifstream in("data.txt");
        in >> a;
        std::cout << a << '\n';
        in.close();
        a.x += 7;
        std::ofstream out("data.txt");
        out << a;
  
  
        std::cout << "\ndone!\n";
    }
  

• 问题：如何在模板类主体之外定义>> 和<<？

Answer 1

这就是你要找的吗？我只是使用模板为流和 Add 的模板类型定义了两个重载运算符。由于Add 是一个结构而不是一个类，因此您不需要使用友元函数。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

template <typename T>
class Add
{
    T operator()(T const& a, T const& b){return a + b;}

    template <typename STREAM, typename T2>
    friend STREAM& operator>>(STREAM& stream, Add<T2>& add);

    template <typename STREAM, typename T2>
    friend STREAM& operator<<(STREAM& stream, const Add<T2>& add);

    int x = 89;

public:
// in order to make the main function compile (not used by the operators)
    void add7() { x += 7; }
};

template <typename STREAM, typename T>
STREAM& operator>>(STREAM& stream, Add<T>& add) {
    stream >> add.x;
    return stream;
}

template <typename STREAM, typename T>
STREAM& operator<<(STREAM& stream, const Add<T>& add) {
    stream << add.x;
    return stream;
}

int main()
{

    Add<long> a;
    std::ifstream in("data.txt");
    in >> a;
    std::cout << a << '\n';
    in.close();
    a.add7();
    std::ofstream out("data.txt");
    out << a;


    std::cout << "\ndone!\n";
}

这部分告诉编译器这个类是一个名为operator>>的函数的朋友，它接受任何类型作为第一个参数和一个类And`` of template type T```。

template <typename STREAM, typename T2>
friend STREAM& operator>>(STREAM& stream, Add<T2>& add);

而这部分定义了函数的主体。

template <typename STREAM, typename T>
STREAM& operator>>(STREAM& stream, Add<T>& add) {
    stream >> add.x;
    return stream;
}