模板 class 中友元声明的附加模板参数？

Question

为了一些全局函数

template<typename T, int count>
void func (const Obj<T>& obj) {
    for (int i = 0; i < count; i++)
        std::cout << obj.value << std::endl;
}

能够访问某些模板 class

的私有字段 value

template<typename T>
class Obj {
    public:
        Obj (T value);
    private:
        T value;
};

template<typename T>
Obj<T>::Obj (T value) : value(value) {}

我们需要声明 func<T, count> 为 Obj<T> 的朋友。但是 func<T, count> 必须先声明才能使它成为 Obj<T> 的友元，为此我们需要前向声明 Obj<T>。生成的代码如下所示

// Forward declarations
template<typename T>
class Obj;

template<typename T, int count>
void func (const Obj<T>& obj);

// Obj<T>
template<typename T>
class Obj {
    public:
        Obj (T value);

        template<int count>
        friend void func<T, count> (const Obj<T>& obj);
    private:
        T value;
};

template<typename T>
Obj<T>::Obj (T value) : value(value) {} // <-- ERROR

// func<T>
template<typename T, int count>
void func (const Obj<T>& obj) {
    for (int i = 0; i < count; i++)
        std::cout << obj.value << std::endl;
}

但这让 gcc 抱怨 "invalid use of template-id 'func' in declaration of primary template"，那么我如何为每个 count 实际声明 func<T, count> Obj<T> 的朋友？根据 this answer 我只需要用这个

替换朋友声明

template<typename T1, int count>
friend void func (const Obj<T1>& obj);

据我所知，这会使 func<T1, count> 成为 Obj<T> 的朋友，而不管 T1 和 T 是否匹配，这是荒谬的。是否可以声明 func<T, count> 是 Obj<T> 的朋友而不是其他 Obj<T1> 的朋友？（最好是将 func<T, count> 的定义保持在 Obj<T> 的定义之外）

（我知道我可以让 count 成为一个真实的参数，但上面的例子只是我真实代码的简化。实际上我试图为一些 std::basic_ostream<CharT, Traits>& operator<< (std::basic_ostream<CharT, Traits>& stream, const Obj<T>& obj) 重载 class Obj<T> 允许 operator<< 访问 Obj<T> 的私有字段。）

Answer 1

friend 声明必须匹配任何可能的前向声明，当然还有定义，包括模板参数。

这意味着您需要例如

template<typename U, int count>
friend void func(const Obj<U>& obj);

class 模板参数 T 和函数模板参数 U 是否不同并不重要，因为无论如何都会对正确的函数进行调用。

示例：

Obj<int> int_obj;
Obj<float> float_obj;

func<X>(int_obj);  // Will call void func<int, X>(int_obj)
func<X>(float_obj);  // Will call void func<float, X>(float_obj)

作为替代方案，您可以在 class 定义中 define 内联函数，然后您不需要提供 T 或U 模板参数：

template<int count>
friend void func(const Obj<T>& obj)
{
    // Implementation...
}

而且在这两种情况下你都应该有一个 func 的前向声明（正如我的评论中提到的）。

模板 class 中友元声明的附加模板参数？

Additional template arguments for friend declaration in template class?

c++

templates

friend