C++ Primer 学习笔记_29_类与数据抽象(11)_友元函数和友元类

C++ Primer 学习笔记_29_类与数据抽象(11)_友元函数和友元类

一、友元介绍

    我们知道，类的成员函数可以访问同类的其他成员函数，包括公有、私有和保护成员。而类的外部函数只能访问类的公有成员。

1、友元是一种允许非类成员函数访问类的非公有成员的一种机制。

2、可以把一个函数指定为类的友元，也可以把整个类指定为另一个类的友元。

（1）友元函数

（2）友元类

3、通常，将友元声明成组的放在类定义的开始或结尾是个好主意！

二、友元函数

1、友元函数在类作用域外定义，但它需要在类体中进行说明

2、为了与该类的成员函数加以区别，定义的方式是在类中用关键字friend说明该函数，格式如下：

（1）friend  类型 友元函数名(参数表);

3、友元的作用在于提高程序的运行效率

4、友元函数的作用域类似于main函数，是全局的。

5、示例

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

class Point
{
    friend double Distance(const Point &p1, const Point &p2);
public:
    Point(int x, int y);
private:
    int x_;
    int y_;
};

Point::Point(int x, int y) : x_(x), y_(y)
{

}

double Distance(const Point &p1, const Point &p2)
{
    double dx = p1.x_ - p2.x_;
    double dy = p1.y_ - p2.y_;

    return sqrt(dx * dx + dy * dy);
}

int main(void)
{
    Point p1(3, 4);
    Point p2(6, 9);

    cout << Distance(p1, p2) << endl;
    return 0;
}

运行结果：

5.83095

解释：程序中Distance()函数是Point类的友元函数，可以访问类的私有数据成员。

三、友元函数注意事项

1、友元函数不是类的成员函数，在函数体中访问对象的成员，必须用对象名加运算符“.”加对象成员名。但友元函数可以访问类中的所有成员（公有的、私有的、保护的），一般函数只能访问类中的公有成员。

2、友元函数不受类中的访问权限关键字限制，可以把它放在类的公有、私有、保护部分，但结果一样。

3、某类的友元函数的作用域并非该类作用域。如果该友元函数是另一类的成员函数，则其作用域为另一类的作用域，否则与一般函数相同。

4、友元函数破坏了面向对象程序设计类的封装性，所以友元函数如不是必须使用，则尽可能少用。或者用其他手段保证封装性。

四、友元类

1、如果某类B的成员函数会频繁的存取另一个类A的数据成员, 而A的数据成员的Private/Protectd限制造成B存取的麻烦, B只能通过A的Public的成员函数进行间接存取

2、把B做成A类的友元类,即A类向B类开发其Private/Protectd内容, 让B直接存取

3、友元类：一个类可以作另一个类的友元

4、友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数

5、友元类的声名：

    friend class 类名;

6、示例————一个电视机与遥控的例子

//TeleController.h
#ifndef  _TELE_CONTROLLER_H_
#define _TELE_CONTROLLER_H_

class Television;  //用前向声明就可以不用包含Television.h

class TeleController
{
public:
    void VolumeUp(Television &tv);  //控制电视机的音量

    void VolumeDown(Television &tv);

    void ChanelUp(Television &tv);  //控制电视机的频道

    void ChanelDown(Television &tv);
};

#endif // _TELE_CONTROLLER_H_

//TeleController.cpp
#include "TeleController.h"
#include "Television.h"  //使得Television这个类可见

void TeleController::VolumeUp(Television &tv)
{
    tv.volume_ += 1;
}

void TeleController::VolumeDown(Television &tv)
{
    tv.volume_ -= 1;
}

void TeleController::ChanelUp(Television &tv)
{
    tv.chanel_ += 1;
}

void TeleController::ChanelDown(Television &tv)
{
    tv.volume_ -= 1;
}

//Television.h
#ifndef _TELEVISION_H_
#define _TELEVISION_H_

class TeleController;  //用前向声明就可以不用包含TeleController.h

class Television
{
    friend class TeleController;  //由于TeleController中的函数要调用Television的私有成员，则声明为友元类
public:
    Television(int volume, int chanel);
private:
    int volume_;
    int chanel_;
};

#endif // _TELEVISION_H_

//Television.cpp
#include "Television.h"

Television::Television(int volume, int chanel) : volume_(volume), chanel_(chanel)
{

}

//main.cpp
#include "Television.h"
#include "TeleController.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main(void)
{
    Television tv(1, 1);

    TeleController tc;
    tc.VolumeUp(tv);

    return 0;
}

解释：将TeleController 类作为Television类的友元类，这样TeleController 类的成员函数就都可以访问Television类的所有成员，包括私有。

五、友元类注意事项

1、友元关系是单向的

    A是B的友元类（在B类中 friend class A），A可以访问B中的私有成员。并不代表B也是A的友元类

2、友元关系不能被传递

    A是B的友元类，B又是C的友元类，并不代表A是C的友元类

3、友元关系不能被继承

    A是B的友元类，C继承自A，并不代表C是B的友元类

参考：

C++ primer 第四版