“模板类与友元”那些事(C++)

模版类就是类模版实例化之后的类，友元就是一种对函数访问权限的控制，通过将函数设为友元函数让其能够访问其他外部函数不能访问的"private"成员变量。
接着我们介绍一个他们结合在一起会产生什么样的结果，他们的结合分为三种情况：
1、模板类的非模板友元函数
该友元函数的特点是： A）当该友元函数不使用类模版中的成员变量时，与一般的友元函数没有区别： B）当该友元函数使用类模版中的成员变量时，必须为每一个基本类型定义一个友元函数，比如show<int> 和 show<double>.这两个并不是函数的重定义，属于函数重载。 测试代码如下：

template<typename T>
class Base{
public:
Base(T x, T y): x(x), y(y){}
friend void print();
friend void show(Base<T> &a);
private:
T x;
T y;
};
void show(Base<int> &a)
{
cout << "x = " << a.x << ", y = " << a.y << endl;
}
void show(Base<double> &a)
{
cout << "x = " << a.x << ", y = " << a.y << endl;
}
void print(){
cout << "hello, world" << endl;
}
int main()
{
Base<int> ai(99, 999);
Base<double> ad(99.99, 200.88);
print();
show(ai);
show(ad);
return 0;
}

2、模板类的约束友元函数
该友元函数的特点是：每一个类的具体化与友元的具体化要匹配，也就是说，int类具体化获得一个int类的友元函数，double类就具体化会获得一个double函数，int类具体化不可能获得double类函数；
要定义一个约束模板友元函数分三步：
A）在定义类之前声明友元函数模板； B）在类中声明该友元函数模板； C）定义友元函数， 注意，定义友元函数时形参列表中的”T“代表，具体化之后的类，并不是类的模板参数，也就是假如具体化一个模板类”A<int>“， ”T“代表”A<int>“, 并不是”int“；通过这种方式来约束该友元函数属于某个具体化之后的模板。

template<typename T>void print(); // 第一步：在类定义之前生命函数模板
template<typename T>void show(T &t);

template<typename T>
class Base{
public:
Base(T x, T y): x(x), y(y){}
friend void print<T>();  // 第二步：在类中声明友元函数模板
friend void show<>(Base<T>& a);
private:
T x;
T y;
};
//第三步：定义友元函数
void print()
{
cout << "hello, friend function template" << endl;
}
template<typename T>
void show(T &a)  // 这里的T代表一个具体化之后的类
{
cout << "x = " << a.x << ", y = " << a.y << endl;
}
int main()
{
Base<int> a(99, 999);
print();
show(a);
return 0;
}

3、模板类的非约束友元函数
该友元函数的特点与约束友元函数相反：也就是每个类的具体化都会获得每个函数的具体化，假如具体化一个int类，在该类中仍然可以获得一个double、string、int等类的友元函数。

template<typename T>
class Base{
public:
Base(T x, T y): x(x), y(y){}
template<typename D>
friend void print(Base<D> &obj);
private:
T x;
T y;
};
template<typename D>
void print(Base<D> &obj){
cout << "x = " << obj.x << ", y = " << obj.y << endl;
}
int main()
{
Base<int> a(99, 999);
print(a);
return 0;
}