C++ 友元函數(shù)和友元類

在本文中，您將學(xué)習(xí)在C ++中創(chuàng)建友元函數(shù)和友元類，并在程序中有效地使用它們。

非成員函數(shù)無(wú)法訪問(wèn)對(duì)象的私有或受保護(hù)的數(shù)據(jù)。

但是，有時(shí)這種限制可能迫使程序員編寫(xiě)冗長(zhǎng)而復(fù)雜的代碼。因此，C ++編程內(nèi)置了一種機(jī)制，可以從非成員函數(shù)訪問(wèn)私有或受保護(hù)的數(shù)據(jù)。

這是使用友元函數(shù)和友元類完成的。

C ++中的友元函數(shù)

如果將函數(shù)定義為友元函數(shù)，則可以使用函數(shù)訪問(wèn)類的私有數(shù)據(jù)和受保護(hù)數(shù)據(jù)。

通過(guò)使用關(guān)鍵字friend，編譯器知道給定的函數(shù)是友元函數(shù)。

要訪問(wèn)數(shù)據(jù)，應(yīng)該在類的內(nèi)部以關(guān)鍵字friend開(kāi)始聲明友元函數(shù)(可以是類內(nèi)部的任何地方，可以是private部分，也可以是public部分)。

C ++中的友元函數(shù)聲明

class class_name
{
    ... .. ...
    friend return_type function_name(argument/s);
    ... .. ...
}

現(xiàn)在，您可以將友元函數(shù)定義為訪問(wèn)該類數(shù)據(jù)的普通函數(shù)。friend定義中未使用任何關(guān)鍵字。

class className
{
    ... .. ...
    friend return_type functionName(argument/s);
    ... .. ...
}

return_type functionName(argument/s)
{
    ... .. ...
    // 可以從這個(gè)位置訪問(wèn)className的私有和受保護(hù)數(shù)據(jù)
     //因?yàn)榇撕瘮?shù)是className的友元函數(shù)。
    ... .. ...
}

示例1：友元函數(shù)的工作

/* C ++程序演示友元函數(shù)的工作。*/
#include <iostream>
using namespace std;

class Distance
{
    private:
        int meter;
    public:
        Distance(): meter(0) { }
        //友元函數(shù)
        friend int addFive(Distance);
};

// 友元函數(shù)的定義
int addFive(Distance d)
{
    //從非成員函數(shù)訪問(wèn)私有數(shù)據(jù)
    d.meter += 5;
    return d.meter;
}

int main()
{
    Distance D;
    cout<<"距離: "<< addFive(D);
    return 0;
}

輸出結(jié)果

距離: 5

這里，友元函數(shù)addFive()在Distance類中聲明。因此，可以從這個(gè)函數(shù)訪問(wèn)私有數(shù)據(jù)。

盡管此示例為您提供了有關(guān)友元函數(shù)概念的想法，但并未顯示任何有意義的用途。

當(dāng)您需要對(duì)兩個(gè)不同類的對(duì)象進(jìn)行操作時(shí)，將有一種更有意義的用法。那時(shí)，友元函數(shù)會(huì)非常有幫助。

你完全可以在不使用friend函數(shù)的情況下操作兩個(gè)不同類的對(duì)象，但是這個(gè)程序會(huì)很長(zhǎng)，很復(fù)雜，很難理解。

示例2：使用友元函數(shù)添加兩個(gè)不同類的成員

#include <iostream>
using namespace std;

// 前置聲明
class B;
class A {
    private:
      int numA;
    public:
      A(): numA(12) { }
      //友元函數(shù)聲明
      friend int add(A, B);
};

class B {
    private:
       int numB;
    public:
       B(): numB(1) { }
       // 友元函數(shù)聲明
       friend int add(A , B);
};

//函數(shù)add()是類A和B的友元函數(shù)
//訪問(wèn)成員變量numA和numB
int add(A objectA, B objectB)
{
   return (objectA.numA + objectB.numB);
}

int main()
{
    A objectA;
    B objectB;
    cout<<"Sum: "<< add(objectA, objectB);
    return 0;
}

輸出結(jié)果

Sum: 13

在這個(gè)程序中，類A和B已經(jīng)將add()聲明為friend函數(shù)。因此，這個(gè)函數(shù)可以訪問(wèn)這兩個(gè)類的私有數(shù)據(jù)。

在這里，add()函數(shù)將兩個(gè)對(duì)象objectS和object的私有數(shù)據(jù)numA和numB相加，并將其返回給main函數(shù)。

為了使這個(gè)程序正常工作，應(yīng)該像上面的實(shí)例中所示的那樣，對(duì)一個(gè)類B進(jìn)行前置聲明。

這是因?yàn)槭褂靡韵麓a在class A中引用了class B的友元函數(shù)：friend int add（A，B）;

C ++編程中的友元類(friend class)

類似地，像一個(gè)友元函數(shù)一樣，一個(gè)類也可以使用關(guān)鍵字friend成為另一個(gè)類的友元類。例如:

... .. ...
class B;
class A
{
   // class B 是 class A的友元類
   friend class B;
   ... .. ...
}

class B
{
   ... .. ...
}

當(dāng)一個(gè)類成為另一個(gè)類的friend類（友元類）時(shí)，這就意味著這個(gè)類的所有成員函數(shù)都是另一個(gè)類的友元函數(shù)。

在這個(gè)程序中，B類的所有成員函數(shù)都是A類的朋友函數(shù)，因此B類的任何成員函數(shù)都可以訪問(wèn)A類的私有和受保護(hù)的數(shù)據(jù)，但是A類的成員函數(shù)不能訪問(wèn)B類的數(shù)據(jù)。

C ++編程中如何互為友元類

如何實(shí)現(xiàn)classA與B互為友元，即A可以訪問(wèn)B的私有，B也可以訪問(wèn)A的私有呢？案例如下：

#include <iostream>

using namespace std;
//必須提前聲明class B不然編譯會(huì)報(bào)錯(cuò)
class B;
class A{
private:
    int a;
public:
    friend class B;

    A(){
        cout << "類A被構(gòu)造" << endl;
        a = 20;
    }
    ~A(){
        cout << "類A被析構(gòu)" << endl;
    }
    void show(B & b);
};

class B{
private:
    int b;
public:
    friend class A;
    B(){
        cout << "類B的構(gòu)造" << endl;
        b = 12;
    }
    ~B(){
        cout << "類B被析構(gòu)" << endl;
    }
    void show(A &a){
        cout << "a="<<a.a ;
        cout << " b=" <<b<<endl;
    }
};
//函數(shù)不能放在class A 中，不然會(huì)編譯報(bào)錯(cuò)
void A::show(B &b){
    cout << "a="<<a ;
    cout << " b="<<b.b<< endl;
}

int main(){
    A a;
    B b;
    a.show(b);
    b.show(a);

    return 0;
}

類A被構(gòu)造
類B的構(gòu)造
a=20 b=12
a=20 b=12
類B被析構(gòu)
類A被析構(gòu)

互為友元類的做法就是，在class A中聲明friend class B;在classB 中聲明friend class A;

注意：類A中使用到了類B的地方必須在類B的聲明后定義，在類A中只能聲明。例如左邊類A中的show函數(shù)，不能在類A中直接定義，只能放在類B的聲明之后定義。