C++中友元

荒凉一梦 提交于 2020-03-30 21:03:13

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问题提出:

  我们已知道类具备封装和信息隐 藏的特性。只有类的成员函数才能访问类的私有成员,程式中的其他函数是无法访问私有成员的。非成员函数能够访问类中的公有成员,但是假如将数据成员都定义 为公有的,这又破坏了隐藏的特性。另外,应该看到在某些情况下,特别是在对某些成员函数多次调用时,由于参数传递,类型检查和安全性检查等都需要时间开 销,而影响程式的运行效率。

  为了解决上述问题,提出一种使用友元的方案。友元是一种定义在类外部的普通函数,但他需要在类体内进行说 明,为了和该类的成员函数加以区别,在说明时前面加以关键字friend。友元不是成员函数,但是他能够访问类中的私有成员。友元的作用在于提高程式的运 行效率,但是,他破坏了类的封装性和隐藏性,使得非成员函数能够访问类的私有成员。

  友元能够是个函数,该函数被称为友元函数;友元也能够是个类,该类被称为友元类。

友元函数:

  友元函数的特点是能够访问类中的私有成员的非成员函数。友元函数从语法上看,他和普通函数相同,即在定义上和调用上和普通函数相同。下面举一例子说明友元函数的应用。

 1 #include <iostream>
 2 #include <cmath>
 3 using namespace std;
 4 class Point
 5 {
 6 public:
 7    Point(double xx, double yy) { x=xx; y=yy; }
 8    friend double Distance(Point &a, Point &b);
 9 private:
10     double x, y;
11 };
12 
13 double Distance(Point &a, Point &b)
14 {
15   double dx = a.x - b.x;
16   double dy = a.y - b.y;
17   return sqrt(dx*dx+dy*dy);
18 }
19 
20 int main()
21 {
22   Point p1(3.0, 4.0), p2(6.0, 8.0);
23   double d = Distance(p1, p2);
24   cout<<"Distance is"<< endl;
25     return 0;
26 }

  说明:在该程式中的Point类中说明了一个友元函数Distance(),他在说明时前边加friend关键字,标识他不是成员函数,而是友元函数。 他的定义方法和普通函数定义相同,而不同于成员函数的定义,因为他无需指出所属的类。但是,他能够引用类中的私有成员,函数体中 a.x,b.x,a.y,b.y都是类的私有成员,他们是通过对象引用的。在调用友元函数时,也是同普通函数的调用相同,不要像成员函数那样调用。

友元类:

      友元除了前面讲过的函数以外,友元还能够是类,即一个类能够作另一个类的友元。当一个类作为另一个类的友元时,这就意味着这个类的任何成员函数都是另一个类的友元函数。

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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);

      友元函数的声明可以放在类的私有部分,也可以放在公有部分,它们是没有区别的,都说明是该类的一个友元函数。
      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。
      友元函数的调用与一般函数的调用方式和原理一致。

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。

      使用友元类时注意:
            (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

注意事项:

1.友元可以访问类的私有成员。

2.只能出现在类定义内部,友元声明可以在类中的任何地方,一般放在类定义的开始或结尾。

3.友元可以是普通的非成员函数,或前面定义的其他类的成员函数,或整个类。

4.类必须将重载函数集中每一个希望设为友元的函数都声明为友元。

5.友元关系不能继承,基类的友元对派生类的成员没有特殊的访问权限。如果基类被授予友元关系,则只有基类具有特殊的访问权限。该基类的派生类不能访问授予友元关系的类。

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