在模板类中定义友元函数

Question

一个名为test()的友元函数被定义在模板类A内：

template <typename T> class A {
public:
    friend void cs() {/* code */}
}

另一个类继承自模板类A：

class B : public A<B> {}

在主函数中，如果我不在全局范围内提供函数声明，编译器就无法看到cs()的声明，导致我未能成功调用cs()。

int main(){
    cs()
}

但是当cs将其模板类T作为参数时，情况就不同了：

template <typename T> class A{
public:
    friend void cs(const T& t) {}
}

现在，在主函数中可以成功调用cs()，无需任何声明:

int main(){
    B b;
    cs(b);
}

如果一个函数的参数为用户自定义类，编译器会查找该用户自定义类的作用域。那么cs()函数在哪个作用域中定义呢？如何才能确保在第二种情况下成功调用cs()函数呢？

- 刘卫东

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第二个示例中有些不对劲，因为cs是一个成员函数，但你却将其作为自由函数调用。第二个示例也不应该工作。这就是你所有的代码吗？ - Rudolfs Bundulis

@RudolfsBundulis 这应该是一个朋友。 - Rakete1111

@Rakete1111 好的，我刚刚验证过了 :) - Rudolfs Bundulis

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Answer 1

如果一个函数以用户定义的类作为参数，我知道编译器会搜索用户定义类的范围。

是的，这被称为ADL。当你写cs(b)时，编译器会搜索名为cs的函数。它找不到任何内容，这就是发生在你的第一个例子中的情况。

但现在，由于cs采用了b，编译器也可以搜索b的范围以查找名为cs的函数。在第一个示例中不可能这样做，因为没有参数！在B中，它找到void cs(const B＆)，因此使用它。

那么cs()究竟在哪个范围内定义呢？

在全局范围内，但是没有ADL，名称查找无法看到cs。

第二种情况下如何成功调用cs()？

正如解释的那样，通过在B上进行ADL，可以找到cs。

- Rakete1111

Answer 2

请注意，由友元声明引入的名称cs在普通名称查找中不可见；这就是为什么第一种情况失败，除非您在命名空间范围内提供声明。

在类或类模板X中首次声明的名称成为X最内层封闭命名空间的成员，但除非在命名空间范围内提供匹配的声明（考虑X的参数相关查找），否则无法进行查找。

由于ADL，cs名称在第二种情况下成功找到；您为cs指定了一个参数。

参数相关查找（也称为ADL或Koenig查找）是查找函数调用表达式中未限定的函数名称的规则集，包括对重载运算符的隐式函数调用。除了通常的未限定名称查找考虑的作用域和命名空间之外，还会在其参数的命名空间中查找这些函数名称。

那么cs()确切定义在哪个作用域？

名称cs成为A的最内层封闭命名空间的成员，即全局命名空间，在普通名称查找中不可见。

- songyuanyao

Answer 3

如果一个函数的参数为用户自定义的类，编译器将在用户自定义类的作用域中搜索。那么`cs()`函数定义在哪个作用域中呢？为什么`cs()`函数在第二种情况下能够被成功调用？

您在这里描述了ADL(Argument Dependent Lookup)。这正是`cs`函数被找到的方式。

`cs()`函数在`A`所定义的命名空间和作用域中，即`A`的命名空间和作用域中。

对于ADL，实现会收集“相关的命名空间”，其中包括基类的命名空间。 [basic.lookup.argdep]

2.2 如果T是一个类类型（包括联合体），它的关联类有：该类本身；如果有的话，它所属的类；以及它的直接和间接基类。它的关联命名空间是其关联类的最内层封闭命名空间。此外，如果T是类模板特化，则其关联命名空间和类还包括：与提供给模板类型参数的模板参数类型相关联的命名空间和类（不包括模板模板参数）；任何模板模板参数是成员的命名空间；以及用作模板模板参数的任何成员模板的类。【注：非类型模板参数不会对关联命名空间集合做出贡献。—结束注释】

- StoryTeller - Unslander Monica