【C++学习笔记】类的友元

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-10-05 13:52 115阅读 0赞

# 0x00 前言 #

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# 0x01 类的友元 #

友元关系提供了不同类或对象成员函数之间、类的成员函数与一般函数之间进行数据共享机制。通俗的说，友元关系就是一个 类主动声明哪些其他类或函数是它的朋友，进而给它们提供对本类的访问特许。也就是说，通过友元关系，一个普通函数或类的成员函数可以访问封装于另外一个类中的数据。

从一定角度来说，友元是对数据隐蔽和封装的破坏。

如果友元是一般函数或类的成员函数，称为友元函数；如果友元是一个类，则称为友元类，友元类的所有成员函数都自动成为友元函数。

## 1.友元函数 ##

**友元函数是在类中用关键字friend修饰的非成员函数**。友元函数可以是一个普通函数，也可以是其他类的成员函数。虽然它不是本类的成员函数，但是在它的函数体中可以通过对象名访问类的私有和保护成员。  
例：使用友元函数计算两点间距离。  
![在这里插入图片描述][20210609150449441.jpg_pic_center]

#include <iostream>
    #include<cmath>
    using namespace std;
    
    class Point{ 
    public:
    	Point(int x = 0, int y = 0) : x(x), y(y){ }
    	int getX(){ return x;}
    	int getY(){ return y;}
    	friend float dist(Point &p1, Point &p2);//友元函数声明
    private:
    	int x,y;
    };
    
    float dist(Point &p1, Point &p2){ 
    	double x = p1.x - p2.x;
    	double y = p1.y - p2.y;
    	return static_cast<float>(sqrt(x * x + y * y));
    }
    
    int main() { 
    	Point myp1(1, 1), myp2(4, 5);
    	cout << "The distance is :";
    	cout << dist(myp1, myp2) << endl;
    	
    	return 0;
    }

运行结果：

The distance is :5

在Point类中只声明了友元函数的原型，友元函数dist定义在类外。可以看到在友元函数中通过对象名直接访问了Point类中的私有数据成员x和y，这就是友元关系所在。

友元函数不仅可以是一个普通函数，也可以是另外一个类的函数成员函数。友元函数的使用和一般友元函数的使用基本相同，只是要通过相应的类或对象名来访问。

## 2.友元类 ##

同友元函数一样，一个类可以将另一个类声明为友元类。若A类为B类的友元类，则A类的所有成员函数都是B类的友元函数，都可以访问B类的私有和保护成员。声明友元类的语法形式为：  
![在这里插入图片描述][20210609153818517.jpg_pic_center]

class B{ 
    public:
    	...
    	friend class A;
    	...
    };

声明友元类，是建立类与类之间的联系，实现类之间数据共享的一种途径。在UML语言中，两个类之间的友元关系是通过<>构造型依赖来表征。

例：类A与类B友元关系

...
    class A{ 
    public:
    	void display(){ cout << x << endl;}
    	int getX(){ return x;}
    	friend class B; //B类是A类的友元类
    //其他成员略
    private:
    	int x;
    };
    
    class B{ 
    public:
    	void set(int i);
    	void display();
    private:
    	A a;
    };
    
    void B::set(int i){ 
    	a.x = i; //由于B是A的友元，所以在B的成员函数中可以访问A类对象的私有成员
    }
    //其他函数的实现略

关于友元需要注意：  
1.**友元关系不能传递**。B类是A类的友元，C类是B类的友元，C类和A类之间，如果没有声明，就没有任何友元关系，不能进行数据共享。  
2.**友元关系是单向的**。如果声明B类是A类的友元，B类成员就可以访问A类的私有成员和保护数据，但A类的成员函数却不能访问B类的私有、保护数据。  
3.**友元关系是不被继承的**。如果类B是类A的友元，类B的派生类并不会自动成为类A的友元。

《C++语言程序设计（第4版）》书上所有章节出现的示例源代码随着学习的深入会陆续上传至github，代码为个人手动输入并通过编译，有的示例代码可能没有注释：[https://github.com/fyw4/C-plus-plus-learning-example][https_github.com_fyw4_C-plus-plus-learning-example]

以上。

参考文档：  
郑莉 董渊 何江舟.《C++语言程序设计（第4版）》\[M\].北京：清华大学出版社。

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[https_github.com_fyw4_C-plus-plus-learning-example]: https://github.com/fyw4/C-plus-plus-learning-example