【C++ | bug | 运算符重载】定义矩阵（模板）类时，使用 “友元函数” 进行 * 运算符重载时编译报错

作者：非妃是公主
专栏：《C++》
博客地址：https://blog.csdn.net/myf_666
个性签：顺境不惰，逆境不馁，以心制境，万事可成。——曾国藩

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一、类的声明及函数定义

类的声明及 *运算符重载 函数声明如下：

定义如下：

值得注意的是，上面的 + 和 - 两个运算符的重载并没有问题。存在问题的是 * 运算符的重载，看似和上面一样，但是却报出了如下错误。

---

二、错误信息

已启动生成...
1>------ 已启动生成: 项目: P2022_10, 配置: Debug x64 ------
1>22_矩阵.cpp
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(35,28): error C2143: 语法错误: 缺少“;”(在“<”的前面)
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(36): message : 查看对正在编译的 类 模板 实例化“Matrix<T>”的引用
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(35,19): error C2460: “*”: 使用正在定义的“Matrix<T>”
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(35,1): error C2433: “*”: 不允许在数据声明中使用“friend”
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(35,1): error C2473: “operator *”: 看起来像函数定义，但却没有参数列表。
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(35,1): error C2238: 意外的标记位于“;”之前
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(124,11): error C2365: “*”: 重定义；以前的定义是“数据变量”
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(35): message : 参见“*”的声明
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(35,19): error C2460: “*”: 使用正在定义的“Matrix<int>”
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(150): message : 参见“Matrix<int>”的声明
1>D:\C++Code\leCoPractice\P2022_10\22_矩阵.cpp(193,19): error C3861: “multi”: 找不到标识符
1>已完成生成项目“P2022_10.vcxproj”的操作 - 失败。
========== “生成”: 0 成功，1 失败，0 更新，0 已跳过 ==========

如果你也报出了相同的错误，那么可以继续往后看下去。

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三、问题解决

1. 解决过程

因为这个问题涉及到了模板，而自己平时对于模板的编写并不熟练。

首先，需要说明一点的是，C++ 的运算符重载一般有两种方式，

• 采用友元的方式，比如重载输入输出运算符。
• 另一种方式是采用成员函数的形式。

具体的定义方式，可以去网上查看一些实例代码，在此不再赘述。

在检索了网络上的一些矩阵模板类，我最终的解决方法是：把友元函数的重载方式改为成员函数类型的，成功解决了这个问题。

主要变动如下：

可以看到，不同于上面（ + 和 - ）重载中友元定义方式了。

函数定义如下：

---

2. 全部代码

修改完之后，重新运行，发现解决了问题，输出结果如下：

全部源码如下：

#include<iostream>
using  namespace std;template <class T>
class Matrix
{typedef  Matrix<T> Myt;
protected:T* m_pDatats;			//数组int m_stRow, m_stCol;	//行数和列数public://构造函数Matrix(int stRow, int stCol);//复制构造函数Matrix(const Myt& rhs);//析构函数~Matrix();//矩阵初始化void Initialize(const T* rhs, int stRow, int stCol);// 取值函数T getValue(int row, int col);// 设置值函数void setValue(int row, int col, T value);// 矩阵运算符相加friend Matrix<T> operator+<T>(const Matrix<T>& lhs, const Matrix<T>& rhs);// 矩阵运算相减friend Matrix<T> operator-<T>(const Matrix<T>& lhs, const Matrix<T>& rhs);// 矩阵运算相乘Matrix<T> operator* (Matrix<T>& rhs);
};//实现构造函数
template<class T>
Matrix<T>::Matrix(int stRow, int stCol)
{m_stRow = stRow;m_stCol = stCol;m_pDatats = new T[stRow * stCol];
}// 实现复制构造函数
template<class T>
Matrix<T>::Matrix(const Myt& rhs)
{m_pDatats = new T[rhs.m_stRow * rhs.m_stCol];m_stRow = rhs.m_stRow;m_stCol = rhs.m_stCol;Initialize(rhs.m_pDatats, rhs.m_stRow, rhs.m_stCol);
}//矩阵初始化的实现
template<class T>
void Matrix<T>::Initialize(const T* rhs, int stRow, int stCol)
{//用一维数组表示二位数组for (int i = 0; i < stRow * stCol; i++){m_pDatats[i] = rhs[i];}
}//实现析构函数
template<class T>
Matrix<T>::~Matrix() {if (m_pDatats != nullptr) {delete[] m_pDatats;m_pDatats = nullptr;}
}// 获取矩阵值
template<class T>
T Matrix<T>::getValue(int row, int col) {return m_pDatats[row * m_stRow + col];
}//设置值函数
template<class T>
void Matrix<T>::setValue(int row, int col, T value) {m_pDatats[row * m_stRow + col] = value;
}//矩阵相加的实现
template<class T>
Matrix<T> operator+(const Matrix<T>& lhs, const Matrix<T>& rhs)
{if (lhs.m_stCol != rhs.m_stCol || lhs.m_stRow != rhs.m_stRow) {Matrix<T> tmp(0, 0);return tmp;}else {Matrix<T> tmp(rhs.m_stRow, rhs.m_stCol);for (int i = 0; i < rhs.m_stRow * rhs.m_stCol; i++) {tmp.m_pDatats[i] = lhs.m_pDatats[i] + rhs.m_pDatats[i];}return tmp;}
}
//矩阵相减的实现
template<class T>
Matrix<T> operator-(const Matrix<T>& lhs, const Matrix<T>& rhs)
{if (lhs.m_stCol != rhs.m_stCol || lhs.m_stRow != rhs.m_stRow) {Matrix<T> tmp(0, 0);return tmp;}else {Matrix<T> tmp(rhs.m_stRow, rhs.m_stCol);for (int i = 0; i < rhs.m_stRow * rhs.m_stCol; i++) {tmp.m_pDatats[i] = lhs.m_pDatats[i] - rhs.m_pDatats[i];}return tmp;}
}
//矩阵运算相乘的实现
template<class T>
Matrix<T> Matrix<T>::operator* (Matrix<T>& rhs)
{if (m_stRow != rhs.m_stCol || m_stCol != rhs.m_stRow) {Matrix<T> tmp(0, 0);return tmp;}else {Matrix<T> tmp(m_stRow, rhs.m_stCol);for (int i = 0; i < tmp.m_stRow; i++) {for (int j = 0; j < tmp.m_stCol; j++) {int value = 0;for (int k = 0; k < m_stCol; k++) {value += getValue(i, k) * rhs.getValue(k, j);}tmp.setValue(i, j, value);}}return tmp;}
}
//主函数int main()
{int row = 3;int col = 3;Matrix<int>  m1(row, col);int rhs[9] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };m1.Initialize(rhs, row, col);//输出矩阵cout << "输出的矩阵m1" << endl;for (int i = 0; i < row; i++){for (int j = 0; j < col; j++) {cout << m1.getValue(i, j) << " ";}cout << endl;}Matrix<int>  m2(row, col);m2.Initialize(rhs, row, col);//输出矩阵cout << "输出的矩阵m2" << endl;for (int i = 0; i < row; i++){for (int j = 0; j < col; j++) {cout << m2.getValue(i, j) << " ";}cout << endl;}//两矩阵相加Matrix<int> res = m1 + m2;cout << "两矩阵输出的结果矩阵为：" << endl;for (int i = 0; i < row; i++) {for (int j = 0; j < col; j++) {cout << res.getValue(i, j) << " ";}cout << endl;}//两矩阵相减Matrix<int> cut = m1 - m2;cout << "两矩阵相减输出的结果矩阵为：" << endl;for (int i = 0; i < row; i++) {for (int j = 0; j < col; j++) {cout << cut.getValue(i, j) << " ";}cout << endl;}// 两矩阵相乘Matrix<int> xc = m1 * m2;cout << "两矩阵相减输出的结果矩阵为：" << endl;for (int i = 0; i < row; i++) {for (int j = 0; j < col; j++) {cout << xc.getValue(i, j) << " ";}cout << endl;}return 0;
}

---

四、总结

虽然解决了问题，但由于经历有限（而且其实是帮别人调的代码，自己很少去写模板的= =。），这个小bug我并没有详细的去追踪他产生的根源。

具体产生的原因，也给出了两个推测：

1. 在C++中，* 运算符是不能通过友元函数的方式进行运算符重载的。如果重载，只能采用成员函数的方式。
2. 因为除了输入、输出之外。友元函数在C++中其实并不提倡，因为他破坏了类的封装性。所以，我推测产生的原因可能是随着 C++ 标准的不断迭代，逐渐在边缘化友元函数。

以上就是我的两点推测，但没有去详细探究，如有纰漏，欢迎各位在评论区或者私信进行指正，感谢！

---

the end……

关于C++ * 运算符重载的一个小 bug 到这里就要结束啦~~到此既是缘分，欢迎您的点赞、评论、收藏！关注我，不迷路，我们下期再见！！

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