C++ 友元函数&C++ 内联函数&this 指针&C++ 指向类的指针

类的友元函数是定义在类外部，但有权访问类的所有私有（private）成员和保护（protected）成员。尽管友元函数的原型有在类的定义中出现过，但是友元函数并不是成员函数。
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，在这种情况下，整个类及其所有成员都是友元。
如果要声明函数为一个类的友元，需要在类定义中该函数原型前使用关键字 friend，如下所示：

class Box
{
   double width;
public:
   double length;
   friend void printWidth( Box box );
   void setWidth( double wid );
};

声明类 ClassTwo 的所有成员函数作为类 ClassOne的友元，需要在类 ClassOne的定义中放置如下声明：

friend class ClassTwo;

请看下面的程序：
实例

#include 

using namespace std;

class Box
{
    double width;
public:
    friend void printWidth(Box box);
    friend class BigBox;
    void setWidth(double wid);
};

class BigBox
{
public :
    void Print(int width, Box &box)
    {
        // BigBox是Box的友元类，它可以直接访问Box类的任何成员
        box.setWidth(width);
        cout << "Width of box : " << box.width << endl;
    }
};

// 成员函数定义
void Box::setWidth(double wid)
{
    width = wid;
}

// 请注意：printWidth() 不是任何类的成员函数
void printWidth(Box box)
{
    /* 因为 printWidth() 是 Box 的友元，它可以直接访问该类的任何成员 */
    cout << "Width of box : " << box.width << endl;
}

// 程序的主函数
int main()
{
    Box box;
    BigBox big;

    // 使用成员函数设置宽度
    box.setWidth(10.0);

    // 使用友元函数输出宽度
    printWidth(box);

    // 使用友元类中的方法设置宽度
    big.Print(20, box);

    getchar();
    return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Width of box : 10

友元函数的使用

因为友元函数没有this指针，则参数要有三种情况：

• 要访问非static成员时，需要对象做参数；
• 要访问static成员或全局变量时，则不需要对象做参数；
• 如果做参数的对象是全局对象，则不需要对象做参数.
• 可以直接调用友元函数，不需要通过对象或指针

实例代码：

class INTEGER
{
    friend void Print(const INTEGER& obj);//声明友元函数
};

void Print(const INTEGER& obj）
{
    //函数体
}

void main()
{
    INTEGER obj;
    Print(obj);//直接调用
}

C++ 内联函数

C++ 内联函数是通常与类一起使用。如果一个函数是内联的，那么在编译时，编译器会把该函数的代码副本放置在每个调用该函数的地方。
对内联函数进行任何修改，都需要重新编译函数的所有客户端，因为编译器需要重新更换一次所有的代码，否则将会继续使用旧的函数。
如果想把一个函数定义为内联函数，则需要在函数名前面放置关键字 inline，在调用函数之前需要对函数进行定义。如果已定义的函数多于一行，编译器会忽略 inline 限定符。
在类定义中的定义的函数都是内联函数，即使没有使用inline说明符。
下面是一个实例，使用内联函数来返回两个数中的最大值：

#include 
 
using namespace std;

inline int Max(int x, int y)
{
   return (x > y)? x : y;
}

// 程序的主函数
int main( )
{

   cout << "Max (20,10): " << Max(20,10) << endl;
   cout << "Max (0,200): " << Max(0,200) << endl;
   cout << "Max (100,1010): " << Max(100,1010) << endl;
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Max (20,10): 20
Max (0,200): 200
Max (100,1010): 1010

内联函数inline：引入内联函数的目的是为了解决程序中函数调用的效率问题，这么说吧，程序在编译器编译的时候，编译器将程序中出现的内联函数的调用表达式用内联函数的函数体进行替换，而对于其他的函数，都是在运行时候才被替代。这其实就是个空间代价换时间的i节省。所以内联函数一般都是1-5行的小函数。在使用内联函数时要留神：

1. 在内联函数内不允许使用循环语句和开关语句；
2. 内联函数的定义必须出现在内联函数第一次调用之前；
3. 类结构中所在的类说明内部定义的函数是内联函数。

内联函数：
Tip： 只有当函数只有 10 行甚至更少时才将其定义为内联函数.
定义: 当函数被声明为内联函数之后, 编译器会将其内联展开, 而不是按通常的函数调用机制进行调用.
优点: 当函数体比较小的时候, 内联该函数可以令目标代码更加高效. 对于存取函数以及其它函数体比较短, 性能关键的函数, 鼓励使用内联.
缺点: 滥用内联将导致程序变慢. 内联可能使目标代码量或增或减, 这取决于内联函数的大小. 内联非常短小的存取函数通常会减少代码大小, 但内联一个相当大的函数将戏剧性的增加代码大小. 现代处理器由于更好的利用了指令缓存, 小巧的代码往往执行更快。
结论: 一个较为合理的经验准则是, 不要内联超过 10 行的函数. 谨慎对待析构函数, 析构函数往往比其表面看起来要更长, 因为有隐含的成员和基类析构函数被调用!
另一个实用的经验准则: 内联那些包含循环或 switch 语句的函数常常是得不偿失 (除非在大多数情况下, 这些循环或 switch 语句从不被执行).

有些函数即使声明为内联的也不一定会被编译器内联, 这点很重要; 比如虚函数和递归函数就不会被正常内联.
通常, 递归函数不应该声明成内联函数.(递归调用堆栈的展开并不像循环那么简单, 比如递归层数在编译时可能是未知的, 大多数编译器都不支持内联递归函数).
虚函数内联的主要原因则是想把它的函数体放在类定义内, 为了图个方便, 抑或是当作文档描述其行为, 比如精短的存取函数.

this 指针

在C++中，每一个对象都能通过this指针来访问自己的地址。this指针是所有成员函数的隐含参数。因此，在成员函数内部，它可以用来指向调用对象。
友元函数没有 this 指针，因为友元不是类的成员。只有成员函数才有 this 指针。
下面的实例有助于更好地理解 this 指针的概念：
实例

#include 
 
using namespace std;
 
class Box
{
   public:
      // 构造函数定义
      Box(double l=2.0, double b=2.0, double h=2.0)
      {
         cout <<"Constructor called." << endl;
         length = l;
         breadth = b;
         height = h;
      }
      double Volume()
      {
         return length * breadth * height;
      }
      int compare(Box box)
      {
         return this->Volume() > box.Volume();
      }
   private:
      double length;     // Length of a box
      double breadth;    // Breadth of a box
      double height;     // Height of a box
};
 
int main(void)
{
   Box Box1(3.3, 1.2, 1.5);    // Declare box1
   Box Box2(8.5, 6.0, 2.0);    // Declare box2
 
   if(Box1.compare(Box2))
   {
      cout << "Box2 is smaller than Box1" <<endl;
   }
   else
   {
      cout << "Box2 is equal to or larger than Box1" <<endl;
   }
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Constructor called.
Constructor called.
Box2 is equal to or larger than Box1

引入 this：

当我们调用成员函数时，实际上是替某个对象调用它。

成员函数通过一个名为 this的额外隐式参数来访问调用它的那个对象，当我们调用一个成员函数时，用请求该函数的对象地址初始化this。例如，如果调用 total.isbn()则编译器负责把total的地址传递给 isbn 的隐式形参this，可以等价地认为编译器将该调用重写成了以下形式：

//伪代码，用于说明调用成员函数的实际执行过程
Sales_data::isbn(&total)

其中，调用Sales_data 的 isbn成员时传入了 total的地址。
在成员函数内部，我们可以直接使用调用该函数的对象的成员，而无须通过成员访问运算符来做到这一点，因为this所指的正是这个对象。任何对类成员的直接访问都被看作是对 this 的隐式引用，也就是说，当isbn使用 bookNo时，它隐式地使用this指向的成员，就像我们书写了this->bookNo 一样。

对于我们来说，this形参是隐式定义的。实际上，任何自定义名为 this的参数或变量的行为都是非法的。我们可以在成员函数体内部使用 this，因此尽管没有必要，我们还是能把isbn定义成如下形式：

std::string isbn() const { return this->bookNo; }

因为this的目的总是指向“这个”对象，所以 this 是一个常量指针，我们不允许改变this中保存的地址。

#include 
using namespace std;

class Box{
    public:
        Box(){;}
        ~Box(){;}
        Box* get_address()   //得到this的地址
        {
            return this;
        }
};

int main(){
    
    Box box1;
    Box box2;
    // Box* 定义指针p接受对象box的get_address()成员函数的返回值，并打印
    
    Box* p = box1.get_address();  
    cout << p << endl;
    
    p = box2.get_address();
    cout << p << endl; 

    return 0;
}

this 指针的类型可理解为 Box*。

此时得到两个地址分别为box1和box2对象的地址。

C++ 指向类的指针

一个指向 C++ 类的指针与指向结构的指针类似，访问指向类的指针的成员，需要使用成员访问运算符->，就像访问指向结构的指针一样。与所有的指针一样，您必须在使用指针之前，对指针进行初始化。
下面的实例有助于更好地理解指向类的指针的概念：

#include 
 
using namespace std;

class Box
{
   public:
      // 构造函数定义
      Box(double l=2.0, double b=2.0, double h=2.0)
      {
         cout <<"Constructor called." << endl;
         length = l;
         breadth = b;
         height = h;
      }
      double Volume()
      {
         return length * breadth * height;
      }
   private:
      double length;     // Length of a box
      double breadth;    // Breadth of a box
      double height;     // Height of a box
};

int main(void)
{
   Box Box1(3.3, 1.2, 1.5);    // Declare box1
   Box Box2(8.5, 6.0, 2.0);    // Declare box2
   Box *ptrBox;                // Declare pointer to a class.

   // 保存第一个对象的地址
   ptrBox = &Box1;

   // 现在尝试使用成员访问运算符来访问成员
   cout << "Volume of Box1: " << ptrBox->Volume() << endl;

   // 保存第二个对象的地址
   ptrBox = &Box2;

   // 现在尝试使用成员访问运算符来访问成员
   cout << "Volume of Box2: " << ptrBox->Volume() << endl;
  
   return 0;
}	

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Constructor called.
Constructor called.
Volume of Box1: 5.94
Volume of Box2: 102