Item 46：需要类型转换时，应当在类模板中定义非成员函数
如果所有参数都需要隐式类型转换，该函数应当声明为非成员函数。在类模板中，需要所有参数隐式转换的函数应当声明为友元并定义在类模板中。
模板化的 Rational
template<typename T>
class Rational {
public:
Rational(const T& numerator = 0, const T& denominator = 1);
const T numerator() const;
const T denominator() const;
};
template<typename T>
const Rational<T> operator*(const Rational<T>& lhs, const Rational<T>& rhs){}
模板参数推导出错
看起来很完美但它是有问题的。比如我们有如下的调用：
Rational<int> oneHalf(1, 2); // OK
Rational<int> result = oneHalf * 2; // Error!
为什么第二条会出错呢？因为编译器无法推导出合适的模板参数来实例化 Rational<T>。 模板参数的推导包括两部分：
- 根据 onHalf，它的类型是
Rational<int>，很容易知道接受 oneHalf 的operator*<T>中模板参数 T 应该是 int； - 根据 2 的模板参数推导却不那么顺利，编译器不知道如何将实例化
operator*<T>才能使得它接受一个 int类型的 2。
可能你会希望编译器将 2 的类型推导为 Rational<int>，再进行隐式转换。但在编译器中模板推导和函数调用是两个过程： 隐式类型转换发生在函数调用时，而在函数调用之前编译器需要实例化一个函数。而在模板实例化的过程中，编译器无从推导T的类型。
声明为友元函数
为了让编译器知道 T 是什么，我们可以在类模板中通过 friend 声明来引用一个外部函数。
template<typename T>
class Rational {
public:
friend const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);
};
template<typename T>
const Rational<T> operator*(const Rational<T>& lhs, const Rational<T>& rhs){}
在 Rational<T> 中声明的 friend 没有添加模板参数T，这是一个简便写法，它完全等价于：
friend const Rational<T> operator*(const Rational<T>& lhs, const Rational<T>& rhs);
因为类模板实例化后，T 总是已知的，因而那个 friend 函数的签名会被 Rational 模板类声明。 这样，result = oneHalf * 2 便可以编译通过了，但链接会出错。 虽然在类中声明了 friend operator*，然而编译器却不会实例化该声明对应的函数。 因为函数是我们自己声明的，那么编译器认为我们有义务自己去定义那个函数。
在类中给出定义
那我们就在声明 operator* 时直接给出定义：
template<typename T>
class Rational {
public:
friend const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(), lhs.denominator() * rhs.denominator());
}
};
这样混合模式的调用 result = oneHalf * 2 终于可以编译、链接并且运行了。到这里想必问题已经很清楚了：
- 为了对所有参数支持隐式类型转换，
operator*需要声明为非成员函数； - 为了让编译器推导出模板参数，
operator*需要在类中声明； - 在类中声明非成员函数的唯一办法便是声明为 friend；
- 声明的函数的同时我们有义务给出函数定义，所以在函数定义也应当放在 friend 声明中。
调用辅助函数
虽然 operator* 可以成功运行了，但定义在类定义中的函数是 inline 函数。 如果 operator* 函数体变得很大，那么 inline 函数就不再合适了，这时我们可以让 operator* 调用外部的一个辅助函数：
template<typename T> class Rational;
template<typename T>
const Rational<T> doMultiply(const Rational<T>& lhs, const Rational<T>& rhs);
template<typename T>
class Rational{
public:
friend Rational<T> operator*(const Rational<T>& lhs, const Rational<T>& rhs){
return doMultiply(lhs, rhs);
}
};
doMultiply 仍然是不支持混合模式调用的，然而 doMultiply 只会被 operator* 调用。 operator* 将会完成混合模式的兼容，然后用统一的 Rational<T> 类型参数来调用 doMultiply。
总结
- 类模板提供的函数涉到支持所有参数的隐式类型转换的模板的时候，把这些函数定义为类模板内部的友元。
