类和对象(9)--友元

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本文围绕 C++ 中的友元展开，介绍了友元函数（包括全局函数和类中成员函数作为友元函数）和友元类，它们能直接访问类的私有成员。还分析了友元的声明位置、利弊，指出其虽提高运行效率，但破坏类的封装性。同时说明了友元关系不继承、单向且无传递性。

类和对象--友元

1 友元
2 友元浅析

1 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函数的友元函数。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(即减少了类型检查和安全性检查等都需要时间开销),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。

1.1 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(形参);

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。

1.1.1 全局函数作为友元函数

#include <iostream>
#include <string.h>
using namespace std;

class Buillding
{
    // 全局函数作友元函数
    friend void Goodfriend(const Buillding &buillding);
public:
    Buillding()
    {   
        m_Parlour = "客厅";
        m_Bedroom = "卧室";
    }   


public:
    string m_Parlour;   // 客厅
private:
    string m_Bedroom;   // 卧室

};

void Goodfriend(const Buillding &buillding)
{
    // 访问公有的
    cout << "正在访问:" << buillding.m_Parlour << endl;
    // 访问私有的
    cout << "正在访问:" << buillding.m_Bedroom << endl;
}

int main()
{
    Buillding b;
     
    // 调用Buillding类的友元函数
    Goodfriend(b);

    return 0;
}

在这里插入图片描述

1.1.2 类中的成员函数作为友元函数

#include <iostream>
#include <string.h>
using namespace std;

// 前向声明是一种常用的不完整类型(只给出了声明，没有给出定义),仅可用于定义指针或者引用。
class Buillding;

class Goodfriend
{
public:
    void show(const Buillding &buillding);
};

class Buillding
{
    // 类的成员函数作友元函数
    friend void Goodfriend::show(const Buillding &buillding);
public:
    Buillding()
    {   
        m_Parlour = "客厅";
        m_Bedroom = "卧室";
    }   


public:
    string m_Parlour;   // 客厅
private:
    string m_Bedroom;   // 卧室

};

// class Buillding前向声明，仅可用于定义指针或者引用，因此show函数实现不能写在Goodfriend类中
void Goodfriend::show(const Buillding &buillding)
{       
    // 访问公有的
    cout << "正在访问Buillding类中:" << buillding.m_Parlour << endl;
    // 访问私有的
    cout << "正在访问Buillding类中:" << buillding.m_Bedroom << endl;
}

int main()
{
    Buillding b;
    Goodfriend g;
     
    // 调用Buillding类的友元函数
    g.show(b);
    
    return 0;
}

在这里插入图片描述

1.2 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；
// friend 和 class 是关键字,类名必须是程序中的⼀一个已定义过的类。

// 以下语句说明类B是类A的友元类   
class A
{
	friend class B;
};

例子：类Goodfriend是类Buillding的友元类

#include <iostream>
#include <string.h>
using namespace std;

// 前向声明是一种常用的不完整类型(只给出了声明，没有给出定义),仅可用于定义指针或者引用。
class Buillding;

class Goodfriend
{
public:
    void show(const Buillding &buillding);
};

class Buillding
{
    // 友元类
    friend class Goodfriend;
public:
    Buillding()
    {   
        m_Parlour = "客厅";
        m_Bedroom = "卧室";
    }   

public:
    string m_Parlour;   // 客厅
private:
    string m_Bedroom;   // 卧室

};
// class Buillding前向声明，仅可用于定义指针或者引用，因此show函数实现不能写在Goodfriend类中
void Goodfriend::show(const Buillding &buillding)
{
    // 访问公有的
    cout << "正在访问Buillding类中:" << buillding.m_Parlour << endl;
    // 访问私有的
    cout << "正在访问Buillding类中:" << buillding.m_Bedroom << endl;
}

int main()
{
    Buillding b;
    Goodfriend g;

    g.show(b);

    return 0;
}