C/C++教程

C++ 友元

本文主要是介绍C++ 友元,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

C++ 友元

  • 1. 何为友元
  • 2. 同类对象之间无隐私
  • 3.异类对象之间有友元
    • 3.1 友元函数
      • 3.1.1 全局函数作友元函数
      • 3.1.2 类成员函数作友元函数
    • 3.2 友元类
  • 4. 小结
    • 4.1 声明位置
    • 4.2 友元利弊
    • 4.3 注意事项

1. 何为友元

采用类的机制后实现了数据的隐藏与封装,类的数据成员一般定义为私有成员,成员函数一般定义为公有的,依此提供类与外界间的通信接口。但是,有时需要定义一些函数,这些函数不是类的一部分,但又需要频繁地访问类的数据成员,这时可以将这些函数定义为该类的友元函数。除了友元函数外,还有友元类,两者统称为友元。友元的作用是提高了程序的运行效率(即减少了类型和安全性检查及调用的时间开销),但它破坏了类的封装性和隐藏性,使得非成员函数可以访问类的私有成员。
友元可以是一个函数,该函数被称为友元函数;友元也可以是一个类,该类被称为友元类。

2. 同类对象之间无隐私

MyString::MyString(const MyString & other)
{
	int len = strlen(other._str);
	this->_str = new char[len+1];
	strcpy(this->_str,other._str);
}

3.异类对象之间有友元

友元目的本质,是让其它不属于本类的成员(全局函数,其它类的成员函数),成为类的成员而具备了本类成员的属性。

3.1 友元函数

友元函数是可以直接访问类的私有成员的非成员函数。它是定义在类外的普通函数,它不属于任何类,但需要在类的定义中加以声明,声明时只需在友元的名称前加上关键字friend,其格式如下:

friend 类型 函数名(形式参数);

一个函数可以是多个类的友元函数,只需要在各个类中分别声明。

3.1.1 全局函数作友元函数

#include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
class Point
{
public:
    Point(double xx, double yy)
    {
        x = xx;
        y = yy;
    }
    void Getxy();
friend double Distance(Point &a, Point &b);
private:
    double x, y;
};
void Point::Getxy()
{
    cout << "(" << x << "," << y << ")" << endl;
}
double Distance(Point &a, Point &b)
{
    double dx = a.x - b.x;
    double dy = a.y - b.y;
    return sqrt(dx*dx + dy*dy);
}
int main(void)
{
    Point p1(3.0, 4.0), p2(6.0, 8.0);
    p1.Getxy();
    p2.Getxy();
    double d = Distance(p1, p2);
    cout << "Distance is" << d << endl;
    return 0;
}

输出结果

3.1.2 类成员函数作友元函数

#include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
class Point;
class ManagerPoint
{
public:
    double Distance(Point &a, Point &b);
};
class Point
{
public:
    Point(double xx, double yy)
    {
        x = xx;
        y = yy;
    }
    void Getxy();
friend double ManagerPoint::Distance(Point &a, Point &b);
private:
    double x, y;
};
void Point::Getxy()
{
    cout << "(" << x << "," << y << ")" << endl;
}
double ManagerPoint::Distance(Point &a, Point &b)
{
    double dx = a.x - b.x;
    double dy = a.y - b.y;
    return sqrt(dx*dx + dy*dy);
}
int main(void)
{
    Point p1(3.0, 4.0), p2(6.0, 8.0);
    p1.Getxy();
    p2.Getxy();
    ManagerPoint mp;
    float d = mp.Distance(p1,p2);
    cout << "Distance is" << d<< endl;
    return 0;
}

输出结果

3.2 友元类

友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数,都可以访问另一个类中的隐藏信息(包括私有成员和保护成员)。
当希望一个类可以存取另一个类的私有成员时,可以将该类声明为另一类的友元类。定义友元类的语句格式如下:

friend class 类名;
其中:friend 和 class 是关键字,类名必须是程序中的一个已定义过的类。
例如,以下语句说明类 B 是类 A 的友元类:
class A
{
	…
public:
	friend class B;
	…
};

经过以上说明后,类 B 的所有成员函数都是类 A 的友元函数,能存取类 A 的私有成员和保护成员。

4. 小结

4.1 声明位置

友元声明以关键字 friend 开始,它只能出现在类定义中。因为友元不是授权类的成员,所以它不受其所在类的声明区域 public private 和 protected 的影响。通常我们选择把所有友元声明组织在一起并放在类头之后。

4.2 友元利弊

友元不是类成员,但是它可以访问类中的私有成员。友元的作用在于提高程序的运行效率,但是,它破坏了类的封装性和隐藏性,使得非成员函数可以访问类的私有成员。不过,类的访问权限确实在某些应用场合显得有些呆板,从而容忍了友元这一特别语法现象。

4.3 注意事项

(1) 友元关系不能被继承。
(2) 友元关系是单向的,不具有交换性。若类 B 是类 A 的友元,类 A 不一定是类 B的友元,要看在类中是否有相应的声明。
(3) 友元关系不具有传递性。若类 B 是类 A 的友元,类 C 是 B 的友元,类 C 不一定是类 A 的友元,同样要看类中是否有相应的申明。

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