(一)
首先我们回顾条款24,它说过为什么惟有non-member函数才有能力“在所有实参身上实施隐式类型转换”。
现在我们将Rational和operator*模板化:
template
class Rational {
public:
Rational(const T& number = 0, const T& denominator = 1);
const T number() const;
const T denominator() const;
};
template
const Rational
operator* (const Rational
& lhs, const Rational
& rhs) { ... }
许多编译器实质上会强迫你把所有template定义式放进头文件内,所以你或许需要在头文件内定义doMultiply(条款30,这样的templates不需非得是inline不可),看起来像这样:
我们希望以上代码支持混合算术运算,所以我们希望以下代码能够顺利通过编译:
Rational
oneHalf(1,2);
Rational
result = oneHalf * 2;//错误!无法通过编译
条款24内,编译器知道我们尝试调用什么函数(就是接受两个Rationals参数的那个operator*),但这里编译器不知道我们想要调用哪个函数。取而代之的是,他们试图想出什么函数被名为operator*的template具现化(产生)出来。它们知道应该可以具现化某个“名为operator*并接受两个Rational
参数”的函数,但完成这一具现化行动,必须先算出T是什么。问题是它们没这个能耐。
(二)
解决方法:template class内的friend声明式可以指涉某个特定函数。
class template并不依赖template实参推导(后者只施行于function template身上),所以编译器总是能在class Rational
具现化时得知T,所以令Rational
class 声明适当的operator*为其friend函数,可简化整个问题:
template
class Rational{
public:
friend
const Rational operator* (const Rational& lhs, const Rational& rhs); //声明operator*函数
};
template
const Rational
operator* (const Rational
& lhs, const Rational
& rhs) {......}
现在对operator*的混合式调用可以通过编译了。因为当对象oneHalf被声明为一个Rational
,class Rational
于是被具现化出来,而作为过程的一部分,friends函数operator*(接受Rational
参数)也就被自动声明出来。后者身为一个函数而非函数模板,因此编译器可在调用它的时候使用隐式转换函数(例如Rational的non-explicit构造函数)。
(三)
代码改过以后可以通过编译,因为编译器知道我们要调用哪个函数(就是接受一个Rational
以及又一个Rational
的那个operator*),但是却不能成功连接。
不能连接的原因:
那个函数只是被声明于Rational内,并没有被定义出来,我们意图令此class外部的operator* template提供定义式,但是行不通――如果我们自己声明了一个函数(那正是Rational template内的作为),就有责任定义那个函数,既然我们没有提供定义式,连接器当然找不到它。
所以要解决这个问题的方法就是:将operator*函数本体合并至其声明式内:
template
class Rational {
public:
friend const Rational operator* (const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(), lhs.denominator() * rhs.denominator());
}
};
我们虽然使用friend,却与friend的传统用途“访问class的non-public成分”毫不相干。为了让类型转换可能发生在所有参数身上,我们需要一个non-member函数:为了令这个函数被自动具现化,我们需要将它声明在一个class内部:而在class内部声明non-member函数的唯一办法就是:令他成为一个friend。
以上代码就可以顺利通过编译,连接,运行了!
(四)
定义于class内的函数都暗自成为inline,包括operator*这样的friend函数。你可以将这样的inline声明所带来的冲击最小化,做法是令operator*不做任何事情,只调用一个定义于class外部的辅助函数。Rational是个template意味着这个辅助函数通常也是一个template。
许多编译器实质上会强迫你把所有template定义式放进头文件内,所以你或许需要在头文件内定义doMultiply(条款30,这样的templates不需非得是inline不可),Rational头文件代码看起来像这样:
template
class Rational;
template
const Rational
doMultiply (const Rational
& lhs, const Rational
& rhs); //声明helper template template
class Rational { public: ... friend const Rational
operator* (const Rational
& lhs, const Rational
& rhs) { return doMultiply(lhs, rhs); } }; template
const Rational
doMultiply (const Rational
& lhs, const Rational
& rhs) { return Rational
(lhs.numerator() * rhs.numerator(), lhs.denominator() * rhs.denominator()); }
请记住:
(1)当我们编写一个class template,而它所提供之“与此template相关的”函数支持“所有参数之隐式类型转换”时,请将那些函数定义为“class template内部的friend函数”。