模板类中的好友功能

Question

我试图使乘法运算符成为名为TVector3的模板类的朋友。 我读过我可以在类声明中声明它之前先声明它的朋友功能，但是我这样做是徒劳的。 我知道我可以简单地定义好友函数而不是声明它，但是我希望它与正向声明技术一起使用。

特别是我正在尝试针对我的案例实施此解决方案。 我也发现这篇文章也是David Rodriguez提供了解决方案（第三版），但我不知道我做错了什么。

我使用' g ++ template.cpp tempmain.cpp a '进行编译，编译器（g ++）出现以下错误：

未定义引用'ray :: TVector3 ray :: operator *（float，ray :: TVector3 const＆）'

对于以下代码：

template.h：

#ifndef TVECTOR_H
#define TVECTOR_H

#include <cmath>

namespace ray
{
    //forward declarations
    template <class T> class TVector3;
    template <class T> TVector3<T> operator* (T, const TVector3<T> &);

    template <class T>
    class TVector3 {

        public:
            union {
                struct {
                    T x, y, z;
                };
                T xyz[3];
            };

        //function needed
        friend TVector3<T> operator*<T> (T, const TVector3<T> &);
    };

}

#endif

template.cpp：

#include "template.h"

using namespace ray;

//friend operator function
template<class T> TVector3<T> operator * (T f, const TVector3<T> &v)
{
    return TVector3<T>(f * v.x, f * v.y, f * v.z);
}

//instantiate template of type float
template class TVector3<float>;

tempmain.cpp：

#include <iostream>
#include "template.h"

int main()
{
    ray::TVector3<float> v1, v2;

    v2.x = 3;
    v1 = 4.0f * v2; //this reports as undefined

    std::cout << v1.x << "\n";

    return 0;
}

那是完整的源代码。 我究竟做错了什么？

Answer 1

作为一般的经验法则，应该在标题中定义模板。 如果在cpp文件中定义它们，则需要手动实例化模板。 您正在为类模板执行此operator* ，但未实例化operator*模板。

template TVector3<T> operator*<T> (T, const TVector3<T> &);

另外，我建议您不要使用模板operator* ，而是通过在类模板中声明和定义它来使用非模板自由函数：

template <class T>
class TVector3 {
//function needed
    friend TVector3<T> operator*(T f, const TVector3<T> & v) {
       return TVector3<T>(f * v.x, f * v.y, f * v.z);
    }
};

这具有以下优点：自由函数（允许在第一个参数上进行转换）和模板（它将按需生成自由函数-即无需手动提供所有实现）以及可见性有限（仅将可以通过ADL查找）

Answer 2

您应该显式实例化运算符*，它的工作方式如下

using namespace ray;

//friend operator function
template<class T> TVector3<T> ray::operator * (T f, const TVector3<T> &v)
{
    return TVector3<T>(f * v.x, f * v.y, f * v.z);
}

//instantiate template of type float
template class TVector3<float>;
template TVector3<float> ray::operator*<float>( float, TVector3<float> const& );

请记住，如果您用operator*代替ray::operator*编译器，那么您将无法知道您的意思是ray::operator*而且您也没有在全局名称空间中声明新的运算符！

并且不要忘记定义TVector3( T x_, T y_, T z_ ) :)