C++模板类嵌套子类友元声明触发非模板函数警告问题求解

你写的my_data_struct是类模板，内部的iterator是依附于模板参数T的内嵌类型，每一种T对应的my_data_struct<T>::iterator都是完全独立的类型。
你在外层my_data_struct<T>中写的友元声明friend bool operator==(const iterator l, const iterator r);，在C++语法中会被识别为声明了一个普通非模板函数作为友元，而不是一个和当前T绑定的模板函数实例。编译器会认为你需要为每一种my_data_struct<T>都单独定义一个对应的全局非模板operator==，但你实际没有提供这些非模板函数的定义，只是在iterator内部定义了对应类型的运算符，两者无法匹配，因此触发了-Wnon-template-friend警告。
虽然实际运行时因为ADL（参数依赖查找）可以找到iterator内部定义的运算符，所以能正常运行，但这个警告确实暴露了声明不匹配的问题。

这里提供两种常用的无警告修复方案：

方案1：内部定义hidden friend（最简便） #

直接将operator==的定义放在外层my_data_struct<T>的友元声明处，同时让外层类可以访问iterator的私有成员即可，不需要额外的前置声明：

template<typename T>
class my_data_struct {
    // 你的私有成员，运算符可以直接访问
public:
    class iterator {
        int _index;
        // 允许外层类访问iterator的私有成员
        friend class my_data_struct<T>;
        // iterator的其他逻辑
    };

    // 直接在此处定义友元运算符，属于hidden friend，自动匹配当前T的iterator类型
    friend bool operator==(const iterator& l, const iterator& r) {
        // 既可访问iterator的_index，也可访问my_data_struct<T>的私有成员
        return l._index == r._index;
    }
};

这种方式的operator==只会在参数类型匹配时被ADL找到，不会污染全局命名空间，也不会触发任何警告。

方案2：显式声明模板友元（匹配编译器提示的方案） #

如果你希望将运算符的定义放在类外，可以按照编译器的提示，提前声明运算符模板，再显式声明对应模板实例为友元：

// 前置声明类模板
template<typename T>
class my_data_struct;

// 前置声明运算符模板
template<typename T>
bool operator==(const typename my_data_struct<T>::iterator& l, const typename my_data_struct<T>::iterator& r);

template<typename T>
class my_data_struct {
    // 你的私有成员
public:
    class iterator {
        int _index;
        // 声明对应T的运算符模板实例为友元
        friend bool operator==<T>(const iterator& l, const iterator& r);
        // iterator的其他逻辑
    };

    // 外层类也声明对应T的运算符模板实例为友元
    friend bool operator==<T>(const iterator& l, const iterator& r);
};

// 类外实现运算符模板
template<typename T>
bool operator==(const typename my_data_struct<T>::iterator& l, const typename my_data_struct<T>::iterator& r) {
    return l._index == r._index;
}

这种写法和编译器提示的修复建议完全一致，明确告诉编译器你要绑定的是对应模板参数的运算符模板实例，不会触发非模板友元的警告。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jibidabo