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;
}

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;
}

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。