如何将绑定的模板好友功能专门化为模板类？

Question

我正在尝试为我创建的模板堆栈类（作为编程分配）重载输出流运算符（<<）。 我使用的正常范式是向堆栈类声明一个friend operator <<函数。 我遵循了Prata的示例（C ++入门指南加上）“将模板好友函数绑定到模板类”。 代码会编译并执行，但未给出期望的结果，因为模板化的operator <<函数试图重载main中每次出现的输出流运算符，而我只希望它重载Stack类的输出流运算符。 因此，我认为我需要专门处理重载的operator <<函数。

我构建了一个更简单的代码示例来演示该问题。 请注意，我没有使用示例中的重载运算符<<，而是使用了一个名为“ oper（）”的函数。 代码如下（也附带了），问题在于oper（）可同时用于Bigger类（我想要的）和BIG类（我不需要的）。 您能告诉我如何专门化模板化oper（）函数吗？

    // Compiler:   gcc
// Purpose:    test templates. test bound template friend fns.
#include <iostream>
using namespace std;

// declare template function
template <typename T> std::ostream & oper (std::ostream &os, const T &);

template <typename T> class Bigger {
    T value;
public:
    Bigger(T init) {value = init;}
    // declare bound template friend functions
    friend std::ostream &oper<> (std::ostream &os, const Bigger<T> &);
};

class Bad { // but oper() can work with this class too!
    int i;
public:
    int value;
    Bad(): i(1),value(2) {};
};

// define full template functions
// want to specialize this function so that it only works with class Bigger!
template <typename T> std::ostream &oper (std::ostream &os, const T & big) {
    os << big.value;
    return os;
}

int main (int argc, char * argv[]) {
    Bigger <float> bf {3.1};
    // this is desired behavior. oper() acts as a friend to Bigger.
    cout << "oper bf: "; oper(cout,bf); cout<<endl;
    Bad bad;
    // this is undesired behavior. template is too loose allowing oper to work for Bad!!!
    cout << "oper bad: ";oper(cout,bad);cout<<endl;

    return 0;
}

Answer 1

如何将绑定的模板好友功能专门化为模板类？

简单的答案，你不能。 函数模板只能完全专业化，但是您要提供的是类似于类模板的部分专业化功能。 最接近的事情是提供一个不同的基础模板（请参见Petr Budnik的答案）而不是专门化...。但是我也不会这样做。

在定义模板的好友运算符（或通常的好友函数）时，我不喜欢使用模板，而是将单个非模板运算符定义为模板的好友。 通过在类定义内提供friend函数的定义 ，可以用该语言实现：

template <typename T>
class MyTemplate {
   int data;
//...
   friend std::ostream operator<<(std::ostream& os, MyTemplate const& t) {
       os << t.data;
       return os;
   }
};

此方法有两个优点，第一个优点是它允许为非模板函数提供通用实现，从而避免了函数模板专门化带来的所有问题（注意：避免对函数模板进行专门化！）以及定义重载的多个基本函数模板，以及没有的。 同时，它在只能通​​过ADL查找找到它们的上下文中创建这些函数，这意味着它不会污染其他上下文，从而简化了错误消息（或至少不会使它们进一步复杂化）。

Answer 2

如果您向前声明Bigger则可以将oper限制为仅对Bigger专业化起作用：

// declare template function
template <typename T> class Bigger;
template <typename T> std::ostream & oper (std::ostream &os, const Bigger<T> &);

template <typename T> class Bigger {
    T value;
public:
    Bigger(T init) {value = init;}
    // declare bound template friend functions
    friend std::ostream &oper<> (std::ostream &os, const Bigger &);
};

// define full template functions
template <typename T> std::ostream &oper (std::ostream &os, const Bigger<T> &big) {
    os << big.value;
    return os;
}

这允许您对oper使用模板定义，但仅使单个专业化oper<T>与Bigger<T>成为朋友。 请注意，语法比David的答案要复杂得多-这也是我在实践中也是这样做的方式。