类中的 static 的用法、类、友元

类中的 static 的用法
1、类的静态成员变量,该属性不属于某个成员,是类的属性,是所有成员所共享的
2、静态成员变量必须要在类的外部进行初始化
3、静态成员(变量、函数)使用方式:
通过变量使用
通过类名使用
4、静态的成员函数 只能使用静态的成员变量

public:
    int m_a;
    int m_b;
    static int m_sa;
};
int Test::m_sa = 10;

1、普通成员变量 = = => 结构体的成员
2、静态的成员变量 = = => 全局变量
3、类的普通成员函数 = = => 会为其添加一个指向当前对象的指针
4、类的静态成员函数 = = => 没有为其添加指针,原来的样子
= = => 没有指向当前对象的指针,所以不能使用对象内部的成员
= = => 可以使用静态成员变量,因为静态变量实现为全局变量,可见所以可用

全局函数,想使用类的成员,只能通过对象来使用

void show(Test &t){}

友元: 可以访问类的私有成员
友元函数:如果有一个函数是类 A 的友元函数,则该函数可以使用(通过对象) A 中的所有成员
友元声明方式:在类中写上 函数声明,在函数声明前 加 friend

使用注意:
1、友元的声明不受访问控制符限制, 可以放在类的任意位置
2、友元函数是 “友” 不是类的成员函数,是外部的函数, 没有 this 指针
3、友元破坏了类的封装性 ----> 慎用(尽量不要用)

友元类:如果类A是类B的友元类,则类A中所有函数都是类B的友元函数

<think>我们正在讨论C++中的友元(friend class)。根据引用内容,友元允许一个(称为友元)访问另一个的私有(private)和保护(protected)成员。这是C++中打破封装性的一种机制,需要谨慎使用。 ### 友元的基本概念 - **定义**:如果A将B声明为友元(即在A的定义中使用`friend class B;`),那么B的所有成员函数都可以访问A的私有成员和保护成员。 - **特性**: 1. **单向性**:友元关系是单向的。如果A声明B是它的友元,这并不意味着A可以访问B的私有成员(除非B也声明A为友元)。 2. **非传递性**:如果A是B的友元B是C的友元,这并不意味着A是C的友元。 3. **非继承性**:友元关系不能被继承。如果A是B的友元C继承自A,那么C不是B的友元(除非B显式声明C为友元)。 ### 友元的使用方法 在声明友元时,通常将`friend`关键字和友元名放在的定义中。例如: ```cpp class A { private: int private_data; public: // 声明B是A的友元 friend class B; }; class B { public: void accessA(A& a) { // 由于B是A的友元,可以直接访问A的私有成员 std::cout << a.private_data << std::endl; } }; ``` ### 示例代码分析 引用[3]提供了一个引擎(Engine)和汽车(Car)的示例: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Engine { private: int horsepower; public: Engine(int hp) : horsepower(hp) {} // 声明Car为友元 friend class Car; }; class Car { public: void showEnginePower(const Engine& e) { // 由于Car是Engine的友元,可以直接访问Engine的私有成员horsepower std::cout << "Engine horsepower: " << e.horsepower << std::endl; } }; int main() { Engine engine(500); Car car; car.showEnginePower(engine); // 输出:Engine horsepower: 500 return 0; } ``` 在这个例子中: - `Engine`将`Car`声明为友元,因此`Car`的成员函数`showEnginePower`可以访问`Engine`的私有成员`horsepower`。 ### 使用注意事项 1. **破坏封装**:友元打破了的封装性,因此应该只在必要的情况下使用,例如当两个在逻辑上紧密耦合,且需要频繁访问对方私有成员时。 2. **替代方案**:在可能的情况下,优先考虑使用公有成员函数(getter/setter)来访问私有数据,以保持封装性。 3. **友元声明位置**:友元声明可以在的任何部分(private、protected或public)出现,因为友元声明不受访问控制符的影响。但通常放在定义的开始或结束位置以保持清晰。 ### 模板友元 引用[4]中提到了模板友元的情况。当友元是一个模板时,需要在友元声明中指定模板参数。例如: ```cpp template<typename T> class A { private: T data; public: // 声明模板B为友元 template<typename U> friend class B; }; // 这样,对于任何型U,B<U>都是A<T>的友元,但注意:通常我们可能需要更精确的控制。 ``` 但是,上述声明意味着对于每一个特化的`A<T>`,所有特化的`B<U>`都是它的友元。如果我们希望只有相同型的`B<T>`才是`A<T>`的友元,可以这样声明: ```cpp template<typename T> class B; // 前置声明 template<typename T> class A { private: T data; public: // 声明特定特化的B<T>为友元 friend class B<T>; }; ``` ### 总结 友元提供了一种访问其他私有成员的机制,但应谨慎使用。在需要两个紧密协作的情况下,友元可以避免使用公共接口带来的性能开销或设计复杂性。然而,过度使用友元会破坏封装,增加之间的耦合度。 §§相关问题§§ 1. 友元函数和友元有什么区别? 2. 在C++中,如何声明一个模板作为友元? 3. 使用友元可能会带来哪些设计上的问题? 4. 除了友元,还有哪些方法可以访问的私有成员?</think>### C++ 友元详解 友元(friend class)是 C++ 中允许特定访问另一个私有成员的机制。通过 `friend` 关键字声明,它打破了严格的封装性,在特定场景下可提升代码效率和灵活性。 #### 一、核心特性 1. **单向访问权限** 若 A 声明 B 为友元,则 B 可访问 A 的私有成员,但 A **不能**访问 B 的私有成员。 示例: ```cpp class Storage { friend class Display; // 声明友元 private: int secret = 42; }; class Display { public: void show(const Storage& s) { std::cout << s.secret; // 允许访问私有成员 } }; ``` 2. **非传递性** 若 A 是 B 的友元,B 是 C 的友元,**不等于** A 是 C 的友元。 3. **非继承性** 派生**不继承**基友元关系。若基声明友元,派生仍需单独声明。 #### 二、使用场景 1. **紧密协作的** 如引擎(Engine)和汽车(Car): ```cpp class Engine { friend class Car; // 声明友元 private: int horsepower; public: Engine(int hp) : horsepower(hp) {} }; class Car { public: void showPower(const Engine& e) { std::cout << "Power: " << e.horsepower; // 直接访问私有成员 } }; ``` [^3] 2. **工具辅助** 如日志(Logger)访问多个的内部状态: ```cpp class Network { friend class Logger; private: int packetCount; }; class Logger { public: static void log(const Network& net) { std::cout << "Packets: " << net.packetCount; } }; ``` #### 三、模板友元 当涉及模板时,需前置声明并指定模板参数: ```cpp template<typename T> class Box { friend class Inspector<T>; // 声明模板友元 private: T content; }; template<typename T> class Inspector { public: void check(const Box<T>& box) { std::cout << "Content: " << box.content; } }; ``` [^4] #### 四、注意事项 1. **谨慎使用** 过度使用会破坏封装性,增加耦合度。优先考虑公有接口(getter/setter)。 2. **声明位置无关** `friend` 声明可放在的任何区域(public/private/protected),效果相同。 3. **替代方案** 考虑使用组合(composition)或中介模式(mediator pattern)替代友元。 > **最佳实践**:仅当两个在逻辑上高度内聚(如引擎与汽车),且频繁访问私有数据时使用友元。其他场景建议保持封装[^2]。
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