类与友元函数含独立模板参数时，将友元函数定义移至类外

这个问题确实有点绕，因为模板类的友元模板函数分离声明和定义需要处理好模板的前置依赖关系，我来给你拆解一下正确的写法：

步骤1：处理前置声明 #

由于模板类Foo和友元函数bar互相依赖，我们需要先对它们进行前置声明，让编译器提前知道这些模板的存在：

// 前置声明模板类 Foo
template<int A> class Foo;

// 前置声明友元模板函数 bar
template<int A, int B>
int bar(Foo<A> a, Foo<B> b);

步骤2：定义模板类并声明友元 #

在Foo类的定义中，我们需要明确声明bar为友元模板函数，这里要注意使用bar<>来关联之前的前置声明，避免编译器将其误认为新的非模板函数：

template<int A>
class Foo {
    // 声明bar为友元，<>用于指定这是前置声明的模板函数
    template<int B>
    friend int bar<>(Foo<A> a, Foo<B> b);
};

步骤3：在类外部定义友元函数 #

现在可以把bar的定义放在类外面了，模板参数需要包含两个独立的A和B，分别对应两个Foo实例的模板参数：

template<int A, int B>
int bar(Foo<A> a, Foo<B> b) {
    return A * B;
}

测试代码 #

你的main函数可以保持不变，直接调用即可：

int main() {
    return bar(Foo<0>(), Foo<1>());
}

关键说明 #

• 如果不做前置声明，编译器在处理Foo类内的友元声明时，会默认认为bar是一个非模板函数，后续的模板定义就会和声明不匹配，导致链接错误。
• 使用bar<>是核心细节，它告诉编译器我们引用的是已经前置声明的模板函数，而不是在类内重新声明一个新的非模板友元。
• 这种写法和类成员模板的分离方式不同，因为友元函数不属于类的成员，所以不能用成员模板的分离语法（比如template<int A> template<int B> ...）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者cp.fe.cp