C++ 類模板友元六大形式完整解析

類模板友元的複雜性

類模板因包含模板參數，導致友元宣告出現多種匹配形式，遠比一般類別複雜。主要分為六大類型：

六種友元形式

1. 類-友元（特定實例化）：friend class Pal<C>; — 僅 Pal<C> 為友元
2. 類-友元（所有實例化）：template <typename T> friend class Pal2; — Pal2 所有實例化皆為友元
3. 模板類-友元（相同參數）：friend class Pal<T>; — 與外層類別相同模板參數
4. 模板類-友元（任意參數）：template <typename X> friend class Pal2; — 參數名稱不可與外層相同
5. 模板類-友元（一般類別）：friend class Pal3; — 非模板類別為友元
6. 模板類-友元（模板參數本身）：friend T; — C++11 新增，模板型別參數直接為友元

完整程式碼展示

/* 
 * cppprimer.cpp - 類模板友元六種形式
 * Created on: 2013.11.24
 * Author: Caroline 
 * eclipse cdt, gcc 4.8.1
 */
#include <iostream>
#include <string>

template <typename T> class Pal;
template <typename T> class Pal2;
class Pal3;
class Pal4;

// 一般類別的友元宣告
class C {
    friend class Pal<C>;              // 形式1
    template <typename T> friend class Pal2; // 形式2
private:
    void print() { std::cout << "class C" << std::endl; }
};

// 類模板的友元宣告
template <typename T>
class C2 {
    friend class Pal<T>;              // 形式3
    template <typename X> friend class Pal2; // 形式4
    friend class Pal3;                // 形式5
    friend T;                         // 形式6 (C++11)
private:
    void print() { std::cout << "class C2" << std::endl; }
};

// 各種友元類別實作
template <typename T> class Pal { ... };
template <typename T> class Pal2 { ... };
class Pal3 { ... };
class Pal4 { C2<Pal4> myC2; ... }; // 形式6 實際應用

執行結果分析

Hello Mystra!
this is class Pal : class C
this is class Pal2 : class C
this is class Pal : class C2
this is class Pal2 : class C2
this is class Pal3 : class C2
this is class Pal4 : class C2

關鍵觀察：Pal2<int> 內部的 C2<double> 仍可存取私有成員，證明友元關係不受模板參數實際型別限制。