关于在模板中声明友元模板函数的问题class(C++)

Question

我正在编写实现矩阵某些功能的作业。这是为了解决问题的简化版本。

#include <iostream>
using namespace std;

template<class T>
class CMyMatrix{
private:
    int row;
    int col;
    T** elements;
public:
    CMyMatrix(int row, int col);
    void SetMatrix(T* data, int row, int col);
    friend void DisplayMatrix(CMyMatrix<T> matrix);
};

template<class T>
CMyMatrix<T>::CMyMatrix(int row,int col) {
    this->row = row;
    this->col = col;
    this->elements = new T* [row];
    for (int i = 0;i < row;i++) {
        this->elements[i] = new T[col];
    }
}

template<class T>
void CMyMatrix<T>::SetMatrix(T* data, int row, int col) {
    this->row = row;
    this->col = col;
    if (elements != 0) delete[]elements;
    this->elements = new T* [row];
    for (int i = 0;i < row;i++) {
        this->elements[i] = new T[col];
    }
    for (int i = 0;i < row * col;i++) {
        elements[i / col][i % col] = data[i];
    }
}


template<class T>
void DisplayMatrix(CMyMatrix<T> matrix) {
    for (int i = 0;i < matrix.row;i++) {
        for (int j = 0;j < matrix.col;j++) {
            cout << matrix.elements[i][j] << " ";
            if (j == matrix.col - 1) {
                cout << endl;
            }
        }
    }
}

int main(){
    CMyMatrix<int> matrix(2, 3); 
    int a[6] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
    matrix.SetMatrix(a, 2, 3);
    DisplayMatrix(matrix);
    return 0;
}

我们的老师说我们必须让"DisplayMatrix"成为一个全局函数所以它必须是class CMyMatrix 的友元函数（如果我不想写更多的函数）。但是有这样一个例外。
代码：LNK2019；说明：未解析的外部符号 "void _cdecl DisplayMatrix(class CMyMatrix)"(?DisplayMatrix@@YAXV?$CMyMatrix@H@@@Z) 在函数 _main 中引用； 1号线； File:CMyMatrix.obj

我注意到 class CMyMatrix 中的 "DisplayMatrix" 在我的 IDE 中没有改变颜色，所以我认为可能存在一些问题。但我不知道如何解决。如果有人能帮助我，我将不胜感激。

Answer 1

friend 声明声明了一个非模板函数，它在全局范围内与函数模板的定义不匹配。

你可以

// forward declaration
template<class T>
class CMyMatrix;

// declaration
template<class T>
void DisplayMatrix(CMyMatrix<T> matrix);

template<class T>
class CMyMatrix{
private:
    int row;
    int col;
    T** elements;
public:
    CMyMatrix(int row, int col);
    void SetMatrix(T* data, int row, int col);
    // friend declaration; refering to the function template
    friend void DisplayMatrix<T>(CMyMatrix<T> matrix);
    //                       ^^^
};

...

// definition
template<class T>
void DisplayMatrix(CMyMatrix<T> matrix) {
    for (int i = 0;i < matrix.row;i++) {
        for (int j = 0;j < matrix.col;j++) {
            cout << matrix.elements[i][j] << " ";
            if (j == matrix.col - 1) {
                cout << endl;
            }
        }
    }
}

或将模板friend声明为

template<class T>
class CMyMatrix{
private:
    int row;
    int col;
    T** elements;
public:
    CMyMatrix(int row, int col);
    void SetMatrix(T* data, int row, int col);
    // declares template friend;
    // note that all the instantiations of DisplayMatrix become friend
    template <class X>
    friend void DisplayMatrix(CMyMatrix<X> matrix);
};

...

template<class T>
void DisplayMatrix(CMyMatrix<T> matrix) {
    for (int i = 0;i < matrix.row;i++) {
        for (int j = 0;j < matrix.col;j++) {
            cout << matrix.elements[i][j] << " ";
            if (j == matrix.col - 1) {
                cout << endl;
            }
        }
    }
}

Answer 2

我想提出一个并非真正解决方案的答案。这个非解决方案的重点是扩展为什么有效（我承认如果没有 songyuanyao 提供的答案，这个答案将毫无价值。）这可能有助于为未来的读者澄清事情，特别是如果某些评论曾经消失。

首先，这是一个简化的设置，其中我删除了一些与问题无关的内容 (c.f。minimal, reproducible example):

template<class T>
class CMyMatrix{
    friend void DisplayMatrix(CMyMatrix<T>);
};

template<class T>
void DisplayMatrix(CMyMatrix<T>) {
}

int main(){
    CMyMatrix<int> matrix;
    DisplayMatrix(matrix);
    return 0;
}

问题是 friend 被声明为一个（非模板）函数，而 DisplayMatrix 的定义是一个函数模板。这些不匹配，因此编译器为标识符 DisplayMatrix 留下了两种含义。在确定行 DisplayMatrix(matrix); 的含义时，编译器更喜欢非模板（已声明，但从未定义）。

所以答案就是让你的声明和定义一致。一种方法（可能不是任何人正在寻找的解决方案，而是一种让编译器满意的方法）是将定义更改为不再是模板。

void DisplayMatrix(CMyMatrix<int>) {
}

通过此更改，代码可以编译。好吧，只要您坚持使用 int 作为模板参数，它就符合要求。所以这不是一个真正的解决方案，而是 friend 声明实际声明的演示。真正的解决方案是保留 DisplayMatrix 的（模板）定义并调整 friend 声明，如已接受的答案。

有趣的是，gcc（但显然不是 clang？）有适用于这种情况的警告。

warning: friend declaration 'void DisplayMatrix(CMyMatrix<T>)' declares a
         non-template function [-Wnon-template-friend]
     friend void DisplayMatrix(CMyMatrix<T> matrix);
                                                  ^
note: (if this is not what you intended, make sure the function template
      has already been declared and add <> after the function name here)

关于在模板中声明友元模板函数的问题class(C++)

A question about declaring a friend template function in a template class(C++)

c++

templates

friend