c++友元函数

Posted 2023-02-02 iuk11

为什么要引入友元函数：在实现类之间数据共享时，减少系统开销，提高效率。
c++利用friend修饰符，可以让一些你设定的函数能够对这些保护数据进行操作，避免把类成员全部设置为public，最大限度的保护数据成员的安全。
具体来说：为了使其它类的成员函数直接访问该类的私有变量。
即：允许外面的类或函数去访问类的私有变量和保护变量，从而使两个类共享同一函数。（友元函数不是类的成员函数，是普通函数）
优点：能够提高效率，表达简单、清晰。
缺点：友元函数破坏了封装机制，尽量使用成员函数，除非不得已的情况下才使用友元函数。

什么时候使用友元：

• 运算符重载的某些场合需要使用友元。
• 两个类要共享数据的时候。

怎么使用友元：
友元函数的参数：
因为友元函数是没有this指针的，则参数要有三种情况：

• 要访问非static成员时，需要对象做参数。（常用）
• 要访问static成员或全局变量时，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。

友元函数的位置：
因为友元函数是类外的函数，所以它的声明可以放在类的私有段或公有段且没有区别。
友元函数的调用：
可以直接调用友元函数，不需要通过对象或者指针。

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，声明时只需要在友元的名称前面加上关键字friend。
具体格式为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，也可以放在类的公有部分，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：friend class 类名;其中：friend和class是关键字，类名必须是程序中的一个已经定义过的类。

函数来源总结

1 普通函数的友元函数

目的：使普通函数能够访问类的友元
语法：声明位置：公有私有均可，常写为公有
声明：friend+普通函数声明
实现位置：类内类外均可
实现代码：与普通函数相同
调用：类似普通函数，直接调用

2 类Y的所有成员函数都是类X的友元函数–友元类

目的：使用单个声明使Y类的所有函数成为类X的友元
它提供了一种类之间合作的一种方式，使类Y的对象可以具有类X和类Y的功能。
前提：A是Ｂ的友元　可推　Ａ中的成员函数可以访问Ｂ中的所有成员。
语法：声名位置：公有私有均可，常写为私有（把类看成一个变量）。
声明：friend＋类名。
代码：

#include<iostream>
using namespace std;
class girl
	private:
		char *name;
		int age;
		friend class boy;//声明类boy是类girl的友元
	public:
		girl(char *n,int age):name(n),age(age);
;
class boy
	private:
		char *name;
		int age;
	public:
		boy(char *n,int age):name(n),age(age);
		void disp(girl &);
;
void boy::disp(girl &x)//该函数必须在girl类定义的后面定义，否则girl中的私有变量还是未知的
	cout<<"boy's"<<name<<age<<endl;
	cout<<"girl's"<<x.name<<x.age<<endl;

int main()
	boy b((char*)"aaa",8);
	girl g((char*)"bbb",99);
	b.disp(g);
	return 0;

3 类Y的一个成员函数为类X的友元函数

目的：使类Y的一个成员函数成为类X的友元。
具体而言：在类Y的这个成员函数中，借助参数X，可以直接以X私有变量的形式访问私有变量。
语法：声明位置：声明在公有中（本身为函数）
声明：friend+成员函数的声明
调用：先定义Y的对象y，使用y调用自己的成员函数，自己的成员函数中使用了友元机制。

4 在模板中使用友元operator<<(对<<运算符的重载)

使用方式：
在模板类中声明：

friend ostream& operator<< <>(ostream& cout,const MGraph<>)

说明：
在函数声明中加入operator<< <>":是将operator<<函数定义为函数模板，将函数模板声明为类模板的友元时，是一对一对绑定的。
实际的声明函数，这里的模板参数可以省略，但是<>不可以省略。
友元函数和类的成员函数区别：有无this指针。

使用友元类时注意

• 友元关系不能被继承。
• 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。
• 友元的关系不具有传递性。若类B是类A的友元，类C是类B的友元，则类C不一定是类A的友元，同样要看类中是否有相应的声明。