一個由《程式設計師面試寶典》引出的問題。

描述模板類的友元過載，用C++程式碼實現？

這實際上考察的是下面幾個問題：

1.模板類的編寫

2.模板類中友元函式的編寫

3.什麼時候會用到友元過載？答案是各種C++中的運算子。最典型的就是輸出操作符<<了。

書上給出的答案如下：

#include <iostream>

using namespace std;

template<class T> class Test;

template<class T> ostream & operator<<(ostream & out,const Test<T> &obj);

template<class T> class Test{

	private:
		int num;
	public:
		Test(int n=0){num=n;}

		Test(const Test <T> &copy){num=copy.num;}

		//注意在“<<”後加上“<>”表示這是一個函式模板
		friend ostream& operator<< <> (ostream & out,const Test<T> &obj);
};	

template<class T> ostream& operator<<(ostream & out,const Test<T> &obj){
	out<<obj.num;
	return out;
}

int main(){
	Test<int> t(2);
	cout<<t;
	return 0;
}
 

只是對上面註釋的哪一行不是很理解於是翻了下《C++ Primer》，發現書上對這個問題講的很詳細了。複製過來：

類模板中的友元宣告

在類模板中可以出現三種友元宣告，每一種都聲明瞭與一個或多個實體的友元關係：

（1）普通非模板或函式的友元宣告，將友元關係授予明確指定的類或函式

（2）類模板或函式模板的友元宣告，授予對有緣所有例項的訪問權

（2）只授予對類模板或函式模板的特定例項的訪問權的友元宣告

1.普通友元

非模板類或非模板函式可以是類模板的友元：

template<class Type> class Bar{
	//授權給普通類和或函式
	friend class FolBar;
	friend void fcn();
};
 

這個宣告是說，FolBar的成員和fcn函式可以訪問Bar類的任何例項的privete成員和protected成員。

2.一般模板友元

友元可以是類模板或函式模板：

template<class Type> class Bar{
	//授權給Foo1或temp1_fcn1的任何例項
	template<class T> friend class Foo1;
	template<class T> friend void temp1_fcn1(const T&);
};

這些友元宣告使用與類本身不同的型別形參，該型別形參指的是Foo1和temp1_fcn1的型別形參。在這兩種情況下，都將沒有數目限制的類和函式設為Bar的友元。Foo1的友元宣告是說，Foo1的任何例項都可以訪問Bar的任何例項的私有成員，類似地，temp1_fcn1的任何例項可以訪問Bar的任意例項。

這個友元宣告在Bar與其友元Foo1和temp1_fcn1的每個例項之間建立了一對多的對映。對Bar的每個例項而言，Foo1或temp1_fcn1的所有例項都是友元。

3.特定的模板友元關係

除了將一個模板的所有例項設為友元，類也可以只授予對特定例項的訪問權。

template<class T> class Foo2;
	template<class T> void temp1_fcn2(const T&);
	template<class Type> class Bar{
		//只授權給引數型別為char*的例項
		friend class Foo2<char *>;
		friend void temp1_fcn2<char *>(char * const &);
	};

即使Foo2本身是類模板，友元關係也只擴充套件到Foo2的形參型別為char*的特定例項。類似地，temp1_fcn2的友元宣告是說，只有引數型別為char*的函式例項是Bar類的友元。形參型別為char*的Foo2和temp1_fcn2的特定例項可以訪問Bar的每個例項。
下面形式的友元宣告更加常見：

template<class T> class Foo3;
	template<class T> void temp1_fcn3(const T&);
	template<class Type> class Bar{
		//Bar的每一個例項只能訪問引數型別和Bar相同的Foo3和temp1_fcn3的例項
		friend class Foo3<Type>;
		friend void temp1_fcn3<Type>(const Type &);
	};

這些友元定義了Bar的特定例項與使用同一模板實參的Foo3或temp1_fcn3的例項之間的友元關係，每個Bar例項有一個相關的Foo3和temp1_fcn3友元：

	Bar<int> b1;//它的友元是Foo3<int>和temp1_fcn3<int>
	Bar<string> bs;//它的友元是Foo3<string>和temp1_fcn3<string>

只有與給定Bar例項有相同模板實參的那些Foo3或temp1_fcn3版本是友元。因此，Foo3<int>可以訪問Bar<int>的私有部分，但不能訪問Bar<string>或者任意其他Bar例項的私有部分。

4.宣告依賴性

當授予給定模板的所有例項的訪問權的時候，在作用域中不需要存在該類模板或函式模板的宣告。實質上，編譯器將友元宣告也當做類或函式的宣告對待。

想要限制對特定例項化的友元關係時，必須在可以用於友元宣告之前宣告類或函式：

template <class T> class A;
template <class T> class B{
	public:
		friend class A<T>;//ok,A做了宣告
		friend class C;//ok,C是一個普通類
		template<class S> friend class D;//ok,D是一個模板，並且是對D的所有例項授權
		friend class E<T>;//error,需要宣告
		friend class F<int>;//error,需要宣告
};

在g++中會出現這個錯誤：

如果沒有事先告訴編譯器該友元是一個模板，則編譯器將認為該友元是一個普通非模板類或非模板函式。

上面就是《C++ Primer》關於模板類中友元的說明，理解完這些後再來看這道題就很好理解。根據第3點，特定的模板友元關係可以明白為什麼需要<>了，實際上是<T>，不過可以只寫成<>。

根據第4點型別依賴性可以明白為什麼在最上面需要加上聲明瞭。

然後可以按照第2點一般模板友元關係的方式進行改寫，程式碼如下：但是感覺沒有這個必要。

注意，此時前面的宣告不需要了，因為按照上面第4點，對所有例項都訪問權時是不需要事先宣告的。

<<後面也不需要<>了。因為此時前面加上了template<class TT>這個關鍵字。

注意：為了防止以後在類模板或函式模板中漏掉<>這個符號，可以這樣記憶，對於類模板或函式模板，要麼有template<class >修飾，要麼有需要有<>兩者必須有其一

#include <iostream>

using namespace std;

template<class T> class Test{

	private:
		int num;
	public:
		Test(int n=0){num=n;}

		Test(const Test <T> &copy){num=copy.num;}

		//注意在“<<”後加上“<>”表示這是一個函式模板
		template<class TT> friend ostream& operator<< (ostream & out,const Test<TT> &obj);
};	

template<class T> ostream& operator<<(ostream & out,const Test<T> &obj){
	out<<obj.num;
	return out;
}




int main(){
	Test<int> t(2);
	cout<<t;
	return 0;
}