友元模板重载运算符<<：未解析的外部符号

Question

我遇到了错误问题

错误 LNK2019 未解析的外部符号 "class std::basic_ostream > & __cdecl cop4530::operator &,class rob::Stack const &)" (??6rob@@YAAAV?$ basic_ostream@DU?$char_traits@D@std@@@std@@AAV12@ABV?$Stack@H@0@@Z) 在函数 _main Project7 c:\Users\Robrik\documents\visual studio 2015\Projects\ 中引用Project7\Project7\post.obj 1

现在，post 所做的只是调用operator<<

声明

namespace rob {     

template < typename T> class Stack {
    friend std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const Stack<T>& a);
    void print(std::ostream& os, char ofc = ' ') const;
private:
    std::vector<T> arr;
};

定义

template < typename T>
inline std::ostream & rob::operator<<(std::ostream & os, const Stack<T>& a)                {     
    return a.print(os, ' ');
}
template<typename T>
inline void rob::Stack<T>::print(std::ostream & os, char c) const
{
    for (int i = 0; i != arr.size(); i++)
    {
        os << c << arr[i];
    }
    os << '\n';
}

它们分别位于.h 文件和.hpp 中，我要求运算符不是成员函数（用于赋值）。

Answer 1

代码示例的问题；

template <typename T>
class Stack {
    friend std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const Stack<T>& a);
    void print(std::ostream& os, char ofc = ' ') const;
    // ...
};

operator<< 是否被声明为非模板函数。对于与Stack 一起使用的每种类型T，都需要有一个非模板operator<<。例如，如果声明了一个类型Stack<int>，那么一定有一个操作符实现如下；

std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const Stack<int>& a) {/*...*/}

由于没有实现，所以链接器找不到它，导致你得到的错误。

作为旁注； gcc 对此发出如下警告

warning: friend declaration 'std::ostream& operator<<(...)' declares a non-template function [-Wnon-template-friend]

note: (if this is not what you intended, make sure the function template has already been declared and add <> after the function name here)

这可能不是预期的，每个实例都有自己的实现。

要纠正这个问题，您可以在Stack 类型之前声明一个模板运算符，然后将其声明为友元，即实例化。语法看起来有点别扭，但看起来如下；

// forward declare the Stack
template <typename>
class Stack;

// forward declare the operator <<
template <typename T>
std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Stack<T>&);

template <typename T>
class Stack {
    friend std::ostream& operator<< <>(std::ostream& os, const Stack<T>& a);
    // note the required <>        ^^^^
    void print(std::ostream& os, char ofc = ' ') const;
    // ...
};

template <typename T>
std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Stack<T>&)
{
  // ... implement the operator
}

以上代码将操作符的友谊限制为Stack的对应实例化，即operator<< <int>实例化仅限于访问Stack<int>实例化的私有成员。

替代方案包括允许将友谊扩展到模板的所有实例化；

template <typename T>
class Stack {
    template <typename T1>
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Stack<T1>& a);
    // ...
};

operator<< 的实现可以在类定义内部或外部内联完成。

Answer 2

您还应该在它实际所属的 rob 命名空间中声明函数签名：

namespace rob {
template <typename T>
class Stack {
    friend std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const Stack<T>& a);
};

template < typename T>
std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const Stack<T>& a){
    ...
}

Answer 3

除了@LibertyPaul 的回答，您还需要将template<T> 添加到朋友std::os... 行，以便工作：

namespace rob {

   template <typename T> class Stack {
        friend std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const Stack<T>& a) {
              return a.arr.print(os, ' ');
        }
   };

}