友元

编辑:灭亡网互动百科 时间:2020-01-29 20:10:54
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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。
中文名
友元
外文名
friend
类    型
友元函数
性    质
友元类
学    科
计算机科学

友元问题的提出

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我们已知道类具有封装和信息隐藏的特性。只有类的成员函数才能访问类的私有成员,程序中的其他函数是无法访问私有成员的。非成员函数可以访问类中的公有成员,但是如果将数据成员都定义为公有的,这又破坏了隐藏的特性。另外,应该看到在某些情况下,特别是在对某些成员函数多次调用时,由于参数传递,类型检查和安全性检查等都需要时间开销,而影响程序的运行效率。
为了解决上述问题,提出一种使用友元的方案。友元是一种定义在类外部的普通函数或类,但它需要在类体内进行说明,为了与该类的成员函数加以区别,在说明时前面加以关键字friend。友元不是成员函数,但是它可以访问类中的私有成员。友元的作用在于提高程序的运行效率,但是,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。不过,类的访问权限确实在某些应用场合显得有些呆板,从而容忍了友元这一特别语法现象。

友元友元函数

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友元特点

友元函数是能够访问类中的私有成员的非成员函数。友元函数从语法上看,它与普通函数一样,即在定义上和调用上与普通函数一样。
友元关系不具对称性。即 A 是 B 的友元,但 B 不一定是 A 的友元。 友元关系不具传递性。即 B 是 A 的友元,C 是 B 的友元,但是 C 不一定是 A 的友元。
作用及特点
友元提供了不同类的成员函数之间、类的成员函数与一般函数之间进行数据共享的机制。通过友元,一个不同函数或另一个类中的成员函数可以访问类中的私有成员和保护成员。c++中的友元为封装隐藏这堵不透明的墙开了一个小孔,外界可以通过这个小孔窥视内部的秘密。
友元的正确使用能提高程序的运行效率,但同时也破坏了类的封装性和数据的隐藏性,导致程序可维护性变差。

友元应用实例

下面举一例子说明友元函数的应用。
#include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
class Point
{
public:
    Point(double xx, double yy)
    {
        x = xx;
        y = yy;
    };
    void Getxy();
    friend double Distance(Point &a, Point &b);
private:
    double x, y;
};
void Point::Getxy()
{
    cout << "(" << x << "," << y << ")" << endl;
}
double Distance(Point &a, Point &b)
{
    double dx = a.x - b.x;
    double dy = a.y - b.y;
    return sqrt(dx*dx + dy*dy);
}
int main(void)
{
    Point p1(3.0, 4.0), p2(6.0, 8.0);
    p1.Getxy();
    p2.Getxy();
    double d = Distance(p1, p2);
    cout << "Distance is" << d << endl;
    return 0;
}

说明:在该程序中的Point类中说明了一个友元函数Distance(),它在说明时前边加friend关键字,标识它不是成员函数,而是友元函数。它的定义方法与普通函数定义一样,而不同于成员函数的定义,因为它不需要指出所属的类。但是,它可以引用类中的私有成员,函数体中a.x,b.x,a.y,b.y都是类的私有成员,它们是通过对象引用的。在调用友元函数时,也是同普通函数的调用一样,不要像成员函数那样调用。本例中,p1.Getxy()和p2.Getxy()这是成员函数的调用,要用对象来表示。而Distance(p1, p2)是友元函数的调用,它直接调用,不需要对象表示,它的参数是对象。(该程序的功能是已知两点坐标,求出两点的距离。)

友元友元类

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友元除了前面讲过的函数以外,友元还可以是类,即一个类可以作另一个类的友元。当一个类作为另一个类的友元时,这就意味着这个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)。
定义友元类的语句格式如下:
friend class 类名(即友元类的类名);

友元注意事项

(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。

友元友元函数不容易解决的问题

即一个函数作为一个类的函数,同时又是另一个类的友元。
如果我们决定该函数必须作为一个类的成员函数,同时又是另一个类的友元,则成员函数声明和友元声明如下:
class Window;



class Screen
{
public:
//copy是类Screen的成员
Screen& copy(Window&);
//...


};
class Window
{
//copy是类Window的一个友元
friend Screen& Screen::copy(Window&);
//...
};
只有当一个类的定义已经被定义时,它的成员函数才能被声明为另一个类的友元。例如Screen 类必须把Window 类的成员函数声明为友元,而Window类必须把Screen 类的成员函数声明为友元。在这种情况下可以把整个Window类声明为Screen 类的友元。
class Window;

class Screen
{
friend class Window;
//...
};
Screen 类的非公有成员现在可以被Window 的每个成员函数访问。
词条标签:
计算机学 科技