class 中 C++ 运算符重载的语法

Question

背景

我正在自学C++ this course. I am trying to overload an operator in a class using a friend function (Assignment 4.2).

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链接的问题没有回答我的问题。该问题的公认解决方案提供了一种在 header + cpp 文件中实现模板的方法（并非全部在同一文件中）。

其实我已经参考了那个问题，部分了解了我的情况。

我的尝试

使用 Approach 2, I have almost gotten my code to work (see the cryptic error message). It turns out I am missing a <>. (Solution manual).

我试过谷歌搜索，但没有人遇到过

的情况

友元函数，
运算符重载，并且
在模板中 class

同时。

我的理由

你不应该使用class public函数来做运算符重载，因为调用函数的对象将被隐式传递，占用一个函数参数。使重载运算符对称（在使用和定义上）是更好的代码风格。

讲义建议使用 friend。

问题

为什么需要 <>？
是否有更好的方法在模板化的 class 中进行运算符重载？
（可选）如何理解错误消息？

谢谢。

代码

stack.h

#include <iostream>
#include <vector>
using std::cout;
using std::vector;

template <typename T>
class Stack;

template <typename T>
Stack<T> operator+(Stack<T> a, Stack<T> b);

template <typename T>
class Stack { // use default constructors and destructors
private:
    vector<T> s;
public:
    bool empty();
    void push(const T &item);
    T& top();
    void pop();
    friend Stack<T> operator+(Stack<T> a, Stack<T> b); // need operator+<>
};

stack.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
using std::cout;
#include "stack.h"

template <typename T>
bool Stack<T>::empty() {
    return s.empty();
}

template <typename T>
void Stack<T>::push(const T &item) {
    s.push_back(item);
}

template <typename T>
T& Stack<T>::top() {
    return s.back();
}

template <typename T>
void Stack<T>::pop() {
    s.pop_back();
}

template <typename T>
Stack<T> operator+(Stack<T> a, Stack<T> b) {
    Stack<T> temp;
    while (!b.empty()) {
        temp.push(b.top()); 
        b.pop();
    }
    while (!a.empty()) {
        temp.push(a.top());
        a.pop();
    }
    Stack<T> c;
    while (!temp.empty()) {
        c.push(temp.top());
        temp.pop();
    }
    return c;
}

int main() {
    Stack<int> a, b;
    a.push(1);
    a.push(2);
    b.push(3);
    b.push(4);
    Stack<int> c = a + b;
    cout << c.top() << "\n";

    return 0;
}

错误信息

Undefined symbols for architecture x86_64:
  "operator+(Stack<int>, Stack<int>)", referenced from:
      _main in stack-d2f02a.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1

Answer 1

您需要添加<>（或<T>）以使友元声明引用声明的运算符模板。如果没有它，友元声明将声明一个未定义的非模板 operator+，这就是您收到链接器错误的原因。

顺便说一句：你也可以像

一样显式指定模板参数

// refers to the instantiation of template operator+ for T 
friend Stack<T> operator+<T>(Stack<T> a, Stack<T> b);
//                       ^^^

当使用<>时，模板参数T将从函数参数中推导出来，并具有相同的效果。

// refers to the instantiation of template operator+ for T 
// T is deduced from function parameters
friend Stack<T> operator+<>(Stack<T> a, Stack<T> b);
//                       ^^

class 中 C++ 运算符重载的语法

Syntax for C++ operator overloading in a class

c++

polymorphism

templates

operator-overloading

friend