友元函数与友元类、友元与嵌套

忘是亡心i 2022-07-14 14:16 266阅读 0赞

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。

**友元函数** ：

友元函数是可以直接访问类的私有成员的非成员函数。它是定义在类外的普通函数，它不属于任何类，但需要在类的定义中加以声明，声明时只需在友元的名称前加上关键字friend，其格式如下：

friend 类型 函数名(形式参数);

友元函数的声明可以放在类的私有部分，也可以放在公有部分，它们是没有区别的，都说明是该类的一个友元函数。  
一个函数可以是多个类的友元函数，只需要在各个类中分别声明。 友元函数的调用与一般函数的调用方式和原理一致。

**友元类 ：**

友元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）。  
当希望一个类可以存取另一个类的私有成员时，可以将该类声明为另一类的友元类。定义友元类的语句格式如下：

//其中：friend和class是关键字，类名必须是程序中的一个已定义过的类
       friend class 类名;

#include <iostream>
     using namespace std;
    
    class Radius
     {
         friend class Circle;                         //声明Circle为Radius的友元类
          friend void Show_r(Radius &n);     //声明Show_r为友元函数
      public:
          Radius(int x)
          {
              r = x;
          }
          ~Radius()
          {
          }
    
      private:
          int r;
      };
    
      void Show_r(Radius &n)
      {
          cout<<"圆的半径为: "<<n.r<<endl;    //调用Radius对象的私有成员变量r
      }
    
      class Circle
      {
      public:
         Circle()    {}
          ~Circle(){}
          double area(Radius a)
          {
              s = a.r * a.r * 3.1415926;             //调用Radius对象的私有成员变量r
              return s;
          }
      private:
          double s;
      };
    
      int main(int argc, char *argv[])
      {
          Radius objRadius(9);
          Circle objCircle;
    
          Show_r( objRadius );
          cout<<"面积为："<<objCircle.area(objRadius)<<endl;
    
          return 0;
      }

**同时为两个类的友元（函数、类），参数中的类都需要提前声明**

class Window; // 只声明
    
      class Screen
    
      {
    
      friend bool equal( Screen &, Window & );
    
      // ...
    
      };
    
      class Window 
    
      {
    
      friend bool equal( Screen &, Window & );
    
      // ...
    
      };

**作为一个类的函数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并又是另一个类的友元，则成员函数声明和友元声明如下：

//因为在Screen类中的copy函数使用了Window类，因此需要提前有声明
      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
      //因为是Screen类的成员函数copy，因此需要带上名称空间
    
      friend Screen& Screen::copy( Window & );
    
      // ...
    
      };

只有当一个类的定义已经被看到时它的成员函数才能被声明为另一个类的友元。这并不总是能够做到的。例如如果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。该怎么办呢？在这种情况下可以把整个Window类声明为Screen 类的友元。当一个类是另一个类的友元类时，其类内部的成员函数也自然是另一个类的友元函数。例如：

class Window;
    
      class Screen
    
      {
    
      friend class Window;
    
      // ...
    
      };

注意点：

*  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
 *  友元关系不能继承。基类的友元对派生类的成员没有特殊访问  
    权限。如果基类被授予友元关系，则只有基类具有特殊访问权限，该基类的派生类不能访问授予友元关系的类。
 *  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

**嵌套类、友元类与继承类的区别**

**嵌套类**

class T1{
        
        class T{
        
          // 不能访问类的私有成员 ，只是语法上嵌套，当然static 变量有特殊情况
        };
    };

**友元类**

class T1 {
        
       friend class T2;
    };
    
    class T2 {
        
    // 可以访问T1的私有成员
    } ;

**嵌套友元类:**

class T1 {
        
        class T2;
        friend class T2;
        class T2{
        
           //可以访问 T1的私有成员
       };
    };
    //此处注意：友元声明要放在嵌套类声明后面

**应用**

一般一元函数最好重载为成员函数，二元函数一般重载为友元函数，赋值操作符只能重载为成员函数，++与–操作符有两种形式，一般被重载为成员函数，其中后缀重载带有哑元，可以参见[http://blog.csdn.net/megustas\_jjc/article/details/53583672][http_blog.csdn.net_megustas_jjc_article_details_53583672]

[http_blog.csdn.net_megustas_jjc_article_details_53583672]: http://blog.csdn.net/megustas_jjc/article/details/53583672