C++ 朋友模板函数 - minGW 错误但不是 VS2015

Question

以下代码在 Visual Studio 2015 中编译没有问题，但在 minGW 中会出现下面显示的警告和错误：

#include <iostream>
using std::ostream;

template<typename ElemType, int SIZE>
class Array
{
    friend ostream &operator<<(ostream &out, const Array<ElemType, SIZE> &value);

    ElemType operator[](int index) const;

private:
    ElemType elements[SIZE];
};

template<typename ElemType, int SIZE>
ostream &operator<<(ostream &out, const Array<ElemType, SIZE> &value);

template<typename ElemType, int SIZE>
ostream &operator<<(ostream &out, const Array<ElemType, SIZE> &value)
{
    out << elements[0];
    return out;
}

mingw32-g++.exe -Wall -g -pedantic-errors -pedantic -Wextra -Wall -std=c++98 -c Test.cpp
Test.cpp:7:79: warning: friend declaration 'std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Array<ElemType, SIZE>&)' declares a non-template function [-Wnon-template-friend]
Test.cpp:7:79: note: (if this is not what you intended, make sure the function template has already been declared and add <> after the function name here) 
Test.cpp: In function 'std::ostream& operator<<(std::ostream&, const Array<ElemType, SIZE>&)':
Test.cpp:21:11: error: 'elements' was not declared in this scope

我在这方面还不是专家，所以我不确定问题出在哪里。它似乎告诉我它需要在 class 本身的朋友声明之前的以下代码，但是当我把它放在那里时它会导致其他编译错误：

template<typename ElemType, int SIZE>

提前致谢！

按照@Trevor Hickey 在他的 post 下方建议的更改后，有关朋友模板功能的警告消失了。但是，我仍然收到有关 "elements" （在友元函数中）未在范围内声明的错误。

Answer 1

您正在使用 class 中的模板参数，但该函数本身不是模板函数。它需要是定义中所见的模板函数。

#include <iostream>
using std::ostream;

template<typename ElemType, int SIZE>
class Array
{
    template<typename T, int U>
    friend ostream &operator<<(ostream &out, const Array<T, U> &value);

    ElemType operator[](int index) const;

private:
    ElemType elements[SIZE];
};

template<typename ElemType, int SIZE>
ostream &operator<<(ostream &out, const Array<ElemType, SIZE> &value)
{
    out << value.elements[0];
    return out;
}

Answer 2

您的代码中存在两个不同的问题。比较简单的是out << elements[0];应该是out << value.elements[0];。这是因为您要打印属于参数 value 的元素。请记住，我们在这里是一个非成员函数，没有 this，也没有可以通过非限定名称访问的成员。

另一个被称为 template friends problem。到目前为止你只得到一个警告，但是如果你试图编译一个完整的程序你会得到一个错误。我添加了代码：

int main() { Array<int, 5> a; std::cout << a; }

出现错误：

undefined reference to `std::ostream& operator<< <int, 5>(std::ostream&, Array<int, 5> const&)'

问题是你的代码：

friend ostream &operator<<(ostream &out, const Array<ElemType, SIZE> &value);

实际上声明了一个非模板 函数，它将成为Array 这个实例的友元。稍后，当您在 main 中写入 cout << a 时，编译器会将 << 匹配到此非模板声明。它永远不会达到您稍后提供的 operator<< 的正文，因此永远不会实例化该正文的副本，因此出现未定义的引用错误。

解决此问题的一种方法是显式实例化主体。但这是蹩脚的，因为您必须为您的代码发生的每个可能的 Array 实例化编写一个显式实例化。所以我们不会这样做。

最简单的解决方案是将 operator<< 的主体内联到 class 定义中。

另一种选择是声明operator<< 是一个模板函数。

Trevor Hickey 的代码展示了一种这样做的方法，尽管它有一个缺点，即 Array<A, B>::elements 可以被 Array<C, D>::operator<< 访问。

更安全的方法是在 class:

之前声明 operator<<

template<typename ElemType, int SIZE>
class Array;

template<typename ElemType, int SIZE>
ostream &operator<<(ostream &out, const Array<ElemType, SIZE> &value);

然后是你之前的代码的其余部分。现在，class 中的 friend 声明将匹配预先存在的模板，而不是声明新的非模板。

C++ 朋友模板函数 - minGW 错误但不是 VS2015

C++ friend template function - minGW error but not VS2015

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