模板类的友元

2023-09-28 20:58:58

非模板友元

声明一个常规友元

template <class T>

class HasFriend

{

public:

　　friend void counts();

}

上边的声明使counts()函数成为模板所有实例化的友元

counts()函数不是通过对象调用的(它是友元，不是成员函数)，也没有对象参数，那么它如何访问HasFriend对象的呢

有很多种可能性。它可以访问全局对象;可以使用全局指针访问非全局对象;可以创建自己的对象;可以访问独立对象的模板类

的静态数据成员。

如果要为友元函数提供械板类参数，可以如下所示来进行友元声明。要提供模板类参数，必须指明基体化

template<typename T>

class HasFriend

{

　　friend void report(HasFriend<T> &);

}

report()本身并不是模板函数，而只是使用一个模板作参数。这意味着必须要使用的友元定义显式基体化：

void report(HasFriend<short> &){....}

void report(HasFriend<int> &){...};

也就是说report(HasFriend<int> &)将成为HasFriend<int>类的友元。

#include<iostream>

using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;

template<typename TT>
class HasFriendT
{
private:
    TT item;
    static int ct;
public:
    HasFriendT(const TT & i):item(i){ct++;};
    ~HasFriendT(){ct--;};
    friend void counts();
    friend void report(HasFriendT<TT> &);
};

template <typename T>
int HasFriendT<T>::ct = 0;

void counts()
{
    cout<<"int count: "<<HasFriendT<int>::ct<<";";
    cout<<"double  count:"<<HasFriendT<double>::ct<<endl;
}

void report(HasFriendT<int> & hf)
{
    cout<<hf.item<<endl;
}

void report(HasFriendT<double> & hf)
{
    cout<<hf.item<<endl;
}
int main()
{
    counts();
    HasFriendT<int> hfi1(10);
    counts();
    
    HasFriendT<double> hfdb(10.5);
    report(hfi1);
    HasFriendT<int> hfi2(20);
    
    report(hfi2);
    report(hfdb);
    
    counts();
    cin.get();
}

//int count: 0;double  count:0
//int count: 1;double  count:0
//10
//20
//10.5
//int count: 2;double  count:1

约束模板友元函数友元的类型取决于类被实例化时的类型

可以修改上边的示例，使友元函数本身成为模板。具体的说，为约束模板友元作准备，要使类的每一个基体

化都获得与友元匹配的基体化。这需要3部

1首先，在类定义的前面声明每个模板函数

template <typename T>void counts()

template <typename T> void report(T &);

2然后，在函数中再次将模板声明为友元。这些语句根据类模板参数的类型声明具体化：

template <typename TT>

class HasFriendT

{

　　friend void counts<TT>();

　　friend void report<>(HasFriendT<TT> &);

};

声明中的<>指出这是模板具体化。对于report(),<>可以为空，因为可以从函数参数推断出如下模板类型参数：

HasFriendT<TT>

然而也可以使用：

report<HasFriendT<TT>>(HasFriendT<TT> &)

但是counts()函数没有参数，因此必须使用模板参数语法（<TT>）来指明其基体化。还需要注意的是，

TT是HasFriendT类的参数类型。

　　同样，理解这些声明的最佳方式也是设想声明一个特定具体化的对象时，它们将变成什么样子。例如，

假设声明了这样一个对象

HasFriendT<int> squack;

编译器将用int替换TT，并生成下面的类定义

class HasFriendT<int>

{

　　friend void counts<int>();

　　friend void report<>(HasFriendT<int> &);

}

3第三个条件是为友元提供模板定义

看例子：

#include<iostream>

using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;
template <typename T> void counts();
template <typename T> void report(T &);

template<typename TT>
class HasFriendT
{
private:
    TT item;
    static int ct;
public:
    HasFriendT(const TT & i):item(i){ct++;};
    ~HasFriendT(){ct--;};
    friend void counts<TT>();
    friend void report<>(HasFriendT<TT> &);
};

template <typename T>
int HasFriendT<T>::ct = 0;

template<typename T>
void counts()
{
    cout<<"template size: "<<sizeof(HasFriendT<T>)<<";";
    cout<<"template counts():"<<HasFriendT<T>::ct<<endl;
}
template<typename T>
void report(T & hf)
{
    cout<<hf.item<<endl;
}
int main()
{
    counts<int>();
    HasFriendT<int> hfi1(10);
    HasFriendT<int> hfi2(20);
    HasFriendT<double> hfdb(10.5);
    report(hfi1);
    report(hfi2);
    report(hfdb);
    cout<<"counts<int> output:\n";
    counts<int>();
    cout<<"counts<double>() output:\n";
    counts<double>();
    cin.get();
}

//template size: 4;template counts():0
//10
//20
//10.5
//counts<int> output:
//template size: 4;template counts():2
//counts<double>() output:
//template size: 8;template counts():1

counts<double> 和couts<int> 报告的模板大小不同，这样每种T类型都有自己的友元函数count();

非约束模板友元

友元的所有具体化都是类的每一个具体化的友元

上边说的约束模板友元函数是在类外面声明的模板的具体化。int类型具体化获得int函数具体化，

依此类推。通过在类内部声明模板，可以创建非约束友元函数，即每个函数具体化都是每个类具体化的友元。

对于非约束友元，友元模板类型参数与模板类类型参数是不同的：

template <typename T>

{

　　template <typename C,typename D>

　　friend void Show2(C &,D &）

}

上边是一个使用非约束友元函数的例子，其中，函数调用show2(hfi1,hfi2)与下面的具体化匹配：

void Show2<ManyFriend<int> &,ManyFriend<int> &>(ManyFriend<int> & c,ManyFriend<int> & d);

因为它是所有ManyFriend 具体化的友元，所以能够访问所有具体化的item成员，但它只访问了ManyFriend<int>对象。

同样Show2(hfd,hfd2)与下面具体化匹配：

void Show2(ManyFirend<double> &,ManyFirend<int> &>(ManyFirend<double> & c,ManyFirend<int> & d);

它也是所有ManyFriend具体化的友元，并访问了ManyFirend<int> 对象的item成员和ManyFriend<double>对象的item成员

#include<iostream>
using std::count;
using std::cout;
using std::endl;

template<typename T>
class ManyFriend
{
private:
    T item;
public:
    ManyFriend(const T & i):item(i){};
    template<typename C,typename D>
    friend void Show2(C &,D &);
};

template<typename C,typename D>
void Show2(C & c,D & d)
{
    cout<<c.item<<","<<d.item<<endl;
}

int main()
{
    ManyFriend<int> hfi1(10);
    ManyFriend<int> hfi2(20);
    ManyFriend<double> hfdb(10.5);

    cout<<"hfi1, hfi2";
    Show2(hfi1,hfi2);
    cout<<"hfdb,hfi2:  ";

    Show2(hfdb,hfi2);
    std::cin.get();
}

//hfi1, hfi210,20
//hfdb,hfi2:  10.5,20

模板别名(c++ 11)

如果能为类型指定别名，将很方便，在模板设计中尤其如此，可使用typedef 为模板具体化指定别名：

typedef std::array<double,12> arrd;

type std::array<int,12> arri;

arrd gallons;//gallons 是 std::array<double,12> 类型

arrai days; //das 是std::array<int,12> 类型

c++11新增了使用模板提供一系列的别名，如下

template<typename T>

using arratype = std::array<T,12>;

这将arrtype定义为一个模板别名，可使用它来指定类型，如下所示：

arratype<double> gallons; // gallons是std::array<double,12>类型

arratype<int> days;　　　　//days 是 std::array<int ,12> 类型

总之，arrtype<T>表示类型 std::array<T,12>.

c++11 允许将语法using = 用于模板，用于非模板时，这种语法与常规typedef造价：

typedef const char * pc1;//用pc1为const char *的别名

using pc= const char * //用pc2为const char *的别名

typedef int (*pfunc)(int);//

　　　　　　　　　　//定义一个有10个指针的数组，该指针指向一个函数，该函数有一个整形参数，并返回一个整型？

　　　　　　　　　　//第一种方法：int (*a[10])(int);

　　　　　　　　　　//第二种方法：typedef int (*pfunc)(int);

　　　　　　　　　　//用法 pfunc a[10];

uisng pc1= const int *(*)[10]// int *(*)[10]

上边说的Remote方法可以影响Tv的对象，直接访问Tv的属性和方法。也可以通过让类彼此成为对方的友元来实现，

即除了Remote是Tv的友元外，Tv还是Remote的友元。需要记住的一点是，对于使用Remote对象的Tv方法，其原型

可在Remote类声明之前声明，但必须在Remote类声明之后定义，以便编译器有足够的信息来编译该方法。这种方案与

下面类似：

class Tv

{

　　friend class Remote;

public:

　　void buzz(Remote & r);

};

class Remote

{

　　friend class Tv;

public:

　　void Bool volup(Tv & t){t.volup();};

};

inline void Tv::buzz(Remote & r)

{

　　......

};

由于 Remote 的声明位于Tv声明后面，所以可以在类声明中定义Remote::volup(),但Tv::buzz()方法必须在Tv声明的外部定义，使

其位于Remote声明的后面。如果不希望buzz()是内联的，则应在一个单独的方法定义文件中定义它。

共同的友元：

一个成员函数，它可以是一个类的成员，同时是另一个类的友元，但有时将函数作为两个类的友元更合理。例如，假定有一具Probe类和一个

Analyzer类，前者表示某种可编程的测量设备，后者表示某种可编程的分析设备。这两个类都有内部时钟，且希望它们能够同步，则该包含下

述代码行：

class Analyzer;//前向声明

前向声明使编译器看到Probe类声明中的友元声明时，知道Analyzer是一种类型。

class Probe

{

　　friend void sync(Analyzer & a ,const Probe & p);

　　friend void sync(Probe & p,const Analyzer & a);

};

class Analyzer

{

　　friend void sync(Analyzer & a ,const Probe & p);

　　friend void sync(Probe & p,const Analyzer & a);

};

//定义这些友元函数

模板类的友元

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