为模板类重载友元运算符<<

Question

我现在已经在 StackOverflow.com 上阅读了几个关于我的问题的问题，但似乎都没有解决我的问题。或者我可能做错了...... 如果我将重载的<< 做成内联函数，它就可以工作。但是我该如何让它在我的情况下发挥作用呢？

warning: friend declaration std::ostream& operator<<(std::ostream&, const D<classT>&)' declares a non-template function

warning: (if this is not what you intended, make sure the function template has already been declared and add <> after the function name here) -Wno-non-template-friend disables this warning

/tmp/cc6VTWdv.o:uppgift4.cc:(.text+0x180): undefined reference to operator<<(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, D<int> const&)' collect2: ld returned 1 exit status

代码：

template <class T>
T my_max(T a, T b)
{
   if(a > b)      
      return a;
   else
      return b;
}

template <class classT>
class D
{
public:
   D(classT in)
      : d(in) {};
   bool operator>(const D& rhs) const;
   classT operator=(const D<classT>& rhs);

   friend ostream& operator<< (ostream & os, const D<classT>& rhs);
private:
   classT d;
};


int main()
{

   int i1 = 1;
   int i2 = 2;
   D<int> d1(i1);
   D<int> d2(i2);

   cout << my_max(d1,d2) << endl;
   return 0;
}

template <class classT>
ostream& operator<<(ostream &os, const D<classT>& rhs)
{
   os << rhs.d;
   return os;
}

Answer 1

这是常见问题之一，它们具有相似但不完全相同的不同方法。这三种方法的不同之处在于你声明谁是你的函数的朋友——以及你如何实现它。

性格外向的人

将模板的所有实例声明为好友。这是您接受的答案，也是大多数其他答案的建议。在这种方法中，您通过声明所有operator<< 实例化的朋友来不必要地打开您的特定实例化D<T>。也就是说，std::ostream& operator<<( std::ostream &, const D<int>& ) 可以访问D<double> 的所有内部。

template <typename T>
class Test {
   template <typename U>      // all instantiations of this template are my friends
   friend std::ostream& operator<<( std::ostream&, const Test<U>& );
};
template <typename T>
std::ostream& operator<<( std::ostream& o, const Test<T>& ) {
   // Can access all Test<int>, Test<double>... regardless of what T is
}

内向者

仅将插入运算符的特定实例声明为友元。 D<int> 可能喜欢将插入运算符应用于自身，但它不希望与 std::ostream& operator<<( std::ostream&, const D<double>& ) 有任何关系。

这可以通过两种方式完成，最简单的方式是 @Emery Berger 提出的，即内联操作符——出于其他原因，这也是一个好主意：

template <typename T>
class Test {
   friend std::ostream& operator<<( std::ostream& o, const Test& t ) {
      // can access the enclosing Test. If T is int, it cannot access Test<double>
   }
};

在第一个版本中，您不是创建一个模板化的operator<<，而是为Test 模板的每个实例创建一个非模板化函数。同样，差异是微妙的，但这基本上相当于手动添加：std::ostream& operator<<( std::ostream&, const Test<int>& )，当您实例化 Test<int> 时，以及另一个类似的重载，当您使用 double 或任何其他类型实例化 Test 时。

第三个版本比较麻烦。无需内联代码，并使用模板，您可以将模板的单个实例声明为您的类的朋友，而无需向所有其他实例开放自己：

// Forward declare both templates:
template <typename T> class Test;
template <typename T> std::ostream& operator<<( std::ostream&, const Test<T>& );

// Declare the actual templates:
template <typename T>
class Test {
   friend std::ostream& operator<< <T>( std::ostream&, const Test<T>& );
};
// Implement the operator
template <typename T>
std::ostream& operator<<( std::ostream& o, const Test<T>& t ) {
   // Can only access Test<T> for the same T as is instantiating, that is:
   // if T is int, this template cannot access Test<double>, Test<char> ...
}

利用外向的人

第三个选项和第一个选项之间的细微差别在于您对其他课程的开放程度。 外向版本中的一个滥用示例是有人想要访问您的内部并这样做：

namespace hacker {
   struct unique {}; // Create a new unique type to avoid breaking ODR
   template <> 
   std::ostream& operator<< <unique>( std::ostream&, const Test<unique>& )
   {
      // if Test<T> is an extrovert, I can access and modify *any* Test<T>!!!
      // if Test<T> is an introvert, then I can only mess up with Test<unique> 
      // which is just not so much fun...
   }
}

Answer 2

你不能这样声明一个朋友，你需要为它指定一个不同的模板类型。

template <typename SclassT>
friend ostream& operator<< (ostream & os, const D<SclassT>& rhs);

注意SclassT，这样它就不会影响classT。定义时

template <typename SclassT>
ostream& operator<< (ostream & os, const D<SclassT>& rhs)
{
  // body..
}

Answer 3

这对我有用，没有任何编译器警告。

#include <iostream>
using namespace std;

template <class T>
T my_max(T a, T b)
{
  if(a > b)
    return a;
  else
    return b;
}

template <class classT>
class D
{
public:
  D(classT in)
    : d(in) {};

  bool operator>(const D& rhs) const {
    return (d > rhs.d);
  }

  classT operator=(const D<classT>& rhs);

  friend ostream& operator<< (ostream & os, const D& rhs) {
    os << rhs.d;
    return os;
  }

private:
  classT d;
};


int main()
{

  int i1 = 1;
  int i2 = 2;
  D<int> d1(i1);
  D<int> d2(i2);

  cout << my_max(d1,d2) << endl;
  return 0;
}

Answer 4

我认为你一开始就不应该交朋友。

您可以创建一个公共方法调用 print，类似这样（对于非模板类）：

std::ostream& MyClass::print(std::ostream& os) const
{
  os << "Private One" << privateOne_ << endl;
  os << "Private Two" << privateTwo_ << endl;
  os.flush();
  return os;
}

然后，在类之外（但在同一个命名空间中）

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MyClass& myClass)
{
  return myClass.print(os);
}

我认为它也应该适用于模板类，但我还没有测试过。

Answer 5

给你：

#include <cstdlib>
#include <iostream>
using namespace std;

template <class T>
T my_max(T a, T b)
{
   if(a > b)      
      return a;
   else
      return b;
}

template <class classT>
class D
{
public:
   D(classT in)
      : d(in) {};
   bool operator>(const D& rhs) const { return d > rhs.d;};
   classT operator=(const D<classT>& rhs);

   template<class classT> friend ostream& operator<< (ostream & os, const D<classT>& rhs);
private:
   classT d;
};

template<class classT> ostream& operator<<(ostream& os, class D<typename classT> const& rhs)
{
    os << rhs.d;
    return os;
}


int main()
{

   int i1 = 1;
   int i2 = 2;
   D<int> d1(i1);
   D<int> d2(i2);

   cout << my_max(d1,d2) << endl;
   return 0;
}