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C++友元

news 来源：原创 2024/9/20 11:51:41

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，依据提供类与外界间的通讯接口
但是，有时需要定义一些函数，这些函数不是类的一部分，但又需要频繁的访问类的数据成员，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，统称为友元。
友元的作用是提高程序的运行效率，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，该函数称为友元函数，友元也可以是一个类，成为友元类

1. 同类对象间无友元

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

2. 异类对象间有友元

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

2.1. 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，但需要在类中定义加以声明，声明时只需在友元的名称前加上关键字friend，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

2.1.1. 全局函数作友元函数

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()
{Point p1(3.0, 4.0), p2(5.0, 6.0);p1.Getxy();p2.Getxy(); double d = Distance(p1, p2);cout << "Distance is " << d << endl; return 0;
}

2.1.2. 类成员函数作友元函数

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()
{Point p1(3.0, 4.0), p2(5.0, 6.0);p1.Getxy();p2.Getxy();ManagerPoint mp;float d = mp.Distance(p1, p2);cout << "Distance is " << d << endl; return 0;
}

补充：
前向声明：是一种不完全型声明，即只需提供类名（无需提供类实现）即可。因此功能也很有限：
1. 不能定义类的对象
2. 可以用于定义指向这个类型的指针或引用
3. 用于声明(不是定义)，使用该类型作为行参类型或者函数的返回值类型

2.2. 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;
}

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

class AA
{
public:inline void Test(){}private:int x, y;friend class BB;
};
class BB
{
public:inline void Test(){AA a;printf("x = %d, y = %d\n", a.x, a.y);}
};