C++ 关键字——friend

本文深入探讨了C++编程语言中友元函数与友元类的概念,详细解释了它们如何实现类间通信,以及如何在不违反封装原则的情况下访问类的私有成员。通过具体代码示例,展示了如何声明友元函数和友元类,并讨论了它们的特性和限制。

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 友元是指:

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(注意友元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。

 

class  Data{
public:
...
friend  int set(int &m);//友元函数friend  class peop;     //友元类
...
}

 

 

 

友元分为友元函数和友元类,两种具有不同的调用形式:

A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);

1.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。


2.一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。

 

 

B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。


      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 

 

(4) 友元函数并不是类的成员函数,因此在类外定义的时候不能加上class::function name

 

下面我们完整的看一个友元的例子:

 

//来自友元——互动百科
 1    #include 
 2   #include 
 3      class Point//声明
 4   {
 5   public:
 6     Point(double xx, double yy) { x=xx; y=yy; }//默认构造函数
 7     void Getxy();//公有成员函数
 8     friend double Distance(Point &a, Point &b);//友元函数
 9   private:
10     double x, y;
11   };
12 
13   void Point::Getxy()
14   {
15   cout<<"("<
16   }
17 
18   double Distance(Point &a, Point &b)  //注意函数名前未加类声明符
19   {
20   double dx = a.x - b.x;
21   double dy = a.y - b.y;
22   return sqrt(dx*dx+dy*dy);
23   }
24 
25   void main()
26   {
27   Point p1(3.0, 4.0), p2(6.0, 8.0);
28   p1.Getxy();
29   p2.Getxy();
30   double d = Distance(p1, p2);
31   cout<<"Distance is"<
32   } 

 


 

 

### C++11 中 `friend` 关键字的用法和特性 #### 定义与作用 `friend` 关键字用于声明友元函数或友元类。这使得被声明的对象能够访问该类中的私有成员和保护成员,即使这些成员通常对外部不可见。 #### 友元函数 当一个函数被声明为某个类的友元时,它可以访问这个类的所有成员,包括私有的和受保护的成员。下面是一个简单的例子: ```cpp class MyClass { private: int value; public: MyClass(int v) : value(v) {} friend void display(MyClass obj); }; void display(MyClass obj) { std::cout << "Value is: " << obj.value; // Accessing private member } ``` 这里定义了一个名为 `MyClass` 的类,并将其构造函数初始化为接收整数参数。通过将全局范围内的 `display()` 函数标记为 `friend`,可以在不违反封装原则的情况下直接操作对象内部的数据[^3]。 #### 友元类 除了单个函数外,还可以指定整个类作为另一个类的朋友。这意味着前者可以获得后者所有的非公有属性以及方法。考虑如下场景: ```cpp class FriendClass; class OriginalClass { private: double secretNumber; public: OriginalClass(double num):secretNumber(num){} friend class FriendClass; }; class FriendClass { public: void showSecret(OriginalClass& oc){ cout<<"The hidden number inside OriginalClass instance:"<<oc.secretNumber<<endl; } }; ``` 在这个案例里,`FriendClass` 成为了 `OriginalClass` 类的好朋友,从而允许它读取并打印出原本属于对方隐私级别的变量 `secretNumber`[^4]。 #### 常量成员函数成为友元的情况 如果希望让某些特定类型的常量对象也支持类似的特权,则可以通过添加额外的关键字来实现这一点。例如: ```cpp class Container { private: float dataMember; public: explicit Container(float d) : dataMember(d){} const float getData() const {return this->dataMember;} friend bool operator==(const Container &lhs, const Container &rhs); }; bool operator==(const Container &lhs, const Container &rhs) { return lhs.getData()== rhs.getData(); } ``` 上述代码片段展示了如何创建两个容器实例之间的相等比较运算符重载版本。值得注意的是,在此情况下,即便左侧表达式是恒定不变的形式(即带有 `const`),右侧仍然能正常工作因为它们都是由同一个外部实体所管理着——这就是所谓的“双面胶水”,既保持了一致性又实现了灵活性[^5]。
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