C++中模板类的友元重载

标签：模板类   友元重载   

一个由《程序员面试宝典》引出的问题。

描述模板类的友元重载，用C++代码实现？

这实际上考察的是下面几个问题：

1.模板类的编写

2.模板类中友元函数的编写

3.什么时候会用到友元重载？答案是各种C++中的运算符。最典型的就是输出操作符<<了。

书上给出的答案如下：

#include <iostream>

using namespace std;

template<class T> class Test;

template<class T> ostream & operator<<(ostream & out,const Test<T> &obj);

template<class T> class Test{

	private:
		int num;
	public:
		Test(int n=0){num=n;}

		Test(const Test <T> &copy){num=copy.num;}

		//注意在“<<”后加上“<>”表示这是一个函数模板
		friend ostream& operator<< <> (ostream & out,const Test<T> &obj);
};	

template<class T> ostream& operator<<(ostream & out,const Test<T> &obj){
	out<<obj.num;
	return out;
}

int main(){
	Test<int> t(2);
	cout<<t;
	return 0;
}

类模板中的友元声明

在类模板中可以出现三种友元声明，每一种都声明了与一个或多个实体的友元关系：

（1）普通非模板或函数的友元声明，将友元关系授予明确指定的类或函数

（2）类模板或函数模板的友元声明，授予对有缘所有实例的访问权

（2）只授予对类模板或函数模板的特定实例的访问权的友元声明

1.普通友元

非模板类或非模板函数可以是类模板的友元：

template<class Type> class Bar{
	//授权给普通类和或函数
	friend class FolBar;
	friend void fcn();
};

2.一般模板友元

友元可以是类模板或函数模板：

template<class Type> class Bar{
	//授权给Foo1或temp1_fcn1的任何实例
	template<class T> friend class Foo1;
	template<class T> friend void temp1_fcn1(const T&);
};

这个友元声明在Bar与其友元Foo1和temp1_fcn1的每个实例之间建立了一对多的映射。对Bar的每个实例而言，Foo1或temp1_fcn1的所有实例都是友元。

3.特定的模板友元关系

除了将一个模板的所有实例设为友元，类也可以只授予对特定实例的访问权。

template<class T> class Foo2;
	template<class T> void temp1_fcn2(const T&);
	template<class Type> class Bar{
		//只授权给参数类型为char*的实例
		friend class Foo2<char *>;
		friend void temp1_fcn2<char *>(char * const &);
	};

template<class T> class Foo3;
	template<class T> void temp1_fcn3(const T&);
	template<class Type> class Bar{
		//Bar的每一个实例只能访问参数类型和Bar相同的Foo3和temp1_fcn3的实例
		friend class Foo3<Type>;
		friend void temp1_fcn3<Type>(const Type &);
	};

	Bar<int> b1;//它的友元是Foo3<int>和temp1_fcn3<int>
	Bar<string> bs;//它的友元是Foo3<string>和temp1_fcn3<string>

4.声明依赖性

当授予给定模板的所有实例的访问权的时候，在作用域中不需要存在该类模板或函数模板的声明。实质上，编译器将友元声明也当做类或函数的声明对待。

想要限制对特定实例化的友元关系时，必须在可以用于友元声明之前声明类或函数：

template <class T> class A;
template <class T> class B{
	public:
		friend class A<T>;//ok,A做了声明
		friend class C;//ok,C是一个普通类
		template<class S> friend class D;//ok,D是一个模板，并且是对D的所有实例授权
		friend class E<T>;//error,需要声明
		friend class F<int>;//error,需要声明
};

如果没有事先告诉编译器该友元是一个模板，则编译器将认为该友元是一个普通非模板类或非模板函数。

上面就是《C++ Primer》关于模板类中友元的说明，理解完这些后再来看这道题就很好理解。根据第3点，特定的模板友元关系可以明白为什么需要<>了，实际上是<T>，不过可以只写成<>。

根据第4点类型依赖性可以明白为什么在最上面需要加上声明了。

然后可以按照第2点一般模板友元关系的方式进行改写，代码如下：但是感觉没有这个必要。

注意，此时前面的声明不需要了，因为按照上面第4点，对所有实例都访问权时是不需要事先声明的。

<<后面也不需要<>了。因为此时前面加上了template<class TT>这个关键字。

注意：为了防止以后在类模板或函数模板中漏掉<>这个符号，可以这样记忆，对于类模板或函数模板，要么有template<class >修饰，要么有需要有<>两者必须有其一

#include <iostream>

using namespace std;

template<class T> class Test{

	private:
		int num;
	public:
		Test(int n=0){num=n;}

		Test(const Test <T> &copy){num=copy.num;}

		//注意在“<<”后加上“<>”表示这是一个函数模板
		template<class TT> friend ostream& operator<< (ostream & out,const Test<TT> &obj);
};	

template<class T> ostream& operator<<(ostream & out,const Test<T> &obj){
	out<<obj.num;
	return out;
}




int main(){
	Test<int> t(2);
	cout<<t;
	return 0;
}

C++中模板类的友元重载

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原文地址：http://blog.csdn.net/u012501459/article/details/44175915