模板 class 的友元运算符 <<，带有额外的默认模板参数

Question

在下面的代码中，A 是一个模板 class，取决于非类型 bool type 参数。为 A<true> 和 A<false> 定义了朋友 operator<<。 operator<< 还依赖于另一个 bool 模板参数。

#include <ostream>
#include <iostream>
#include <type_traits>

template <bool type>
class A;

template <>
class A<true> {
    int m_x;
public:
    A(int x) : m_x{x} { }
    template <bool d, bool type>
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const A<type>& a);
};

template <>
class A<false> {
    int m_y;
public:
    A(int y) : m_y{y} { }
    template <bool d, bool type>
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const A<type>& a);
};

template <bool d, bool type>
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const A<type>& a)
{
    if constexpr (type) {
        os << "m_x = " << a.m_x << std::endl;
        if constexpr (d) { os << "2m_x = " << a.m_x << std::endl; }
    }
    else {
        os << "m_y = " << a.m_y << std::endl;
        if constexpr (d) { os << "2m_y = " << a.m_y << std::endl; }
    }
    return os;
}


int main()
{
    A<true> atrue{2};
    A<false> afalse{3};

    operator<< <true>(std::cout, atrue);
    operator<< <false>(std::cout, atrue);

    operator<< <true>(std::cout, afalse);
    operator<< <false>(std::cout, afalse);

    return 0;
}

看到了live on Coliru.

现在，我想给operator<<的模板参数d一个默认值，比如d=false这样的语句

std::cout << atrue;

等同于

operator<< <false>(std::cout, atrue);

因为bool d采用默认值d=false并且bool type是从operator<<的第二个参数推导出来的。

是否有允许这样做的语法？

如果我在友元声明中插入默认参数

template <bool d = false, bool type>
friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const A<type>& a);

我得到一个编译错误：

main.cpp:14:71: error: default template arguments may not be used in template friend declarations

如果我在operator<<

的代码中插入默认参数

template <bool d = false, bool type>
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const A<type>& a)
{
...

同样它没有编译给出错误

main.cpp:27:15: error: redeclaration of friend 'template std::ostream& operator<<(std::ostream&, const A&)' may not have default template arguments

27 | std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const A& a)

main.cpp:14:26: note: 'template std::ostream& operator<<(std::ostream&, const A&)' previously declared here

14 | friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const A& a);

Answer 1

好的，其实解决起来还是比较简单的。在 class 专业化之前添加模板 operator<< 的声明就足够了：

template <bool type>
class A;

template <bool d = false, bool type>
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const A<type>& a);
....

这样A<type>里面的friend声明就不会首先声明operator<<，而只是声明它是一个friend。可以检查一个工作示例 here.

模板 class 的友元运算符 <<，带有额外的默认模板参数

friend operator<< of a template class, with additional default template parameter

c++

templates

operator-overloading

friend