C++：使用友元类限制对象实例化

Posted 2023-02-23

【中文标题】C++：使用友元类限制对象实例化

【英文标题】：C++ : Restricting object instantiation with friend classes

【发布时间】：2013-11-23 14:54:03

【问题描述】：

我有一个类House，它包含一系列类Rooms 作为成员变量。它本身没有任何孩子。

Room 是一个基类，它有几个子类 - Bedroom、Bathroom 等。

我希望能够将房间的创建限制在 House 类中。我有以下内容：

H 文件

class house

public:
    house(/* constructor arguments */);
    ~house(void);
public:
    // generic member variables - length, width, floors, colour, etc.
    room  *room1;
     friend class room;
    friend class bedroom;
    friend class bathroom;

 class room

protected:                 // this compiles as PROTECTED or PUBLIC
    room(/* constructor arguments */);
public:
    virtual ~room(void);
/* generic member variables - length, width, floor, door, etc. */

 class bedroom : public room

public:                    // this compiles as PUBLIC only
    bedroom(/* constructor arguments */);
public:
    ~bedroom(void);
/* specific variables - hasBed, hasWardrobe, etc. */

 class bathroom : public room

protected:                 // this compiles as PUBLIC only
    bathroom(/* constructor arguments */);
public:
    ~bathroom(void);
/* yet more specific variables */

CPP 文件

house::house (/* constructor arguments */)

/* do stuff */

    room = new(nothrow) room(/*agrs*/)      // (1) COMPILES WITH THIS
    room = new(nothrow) bedroom(/*agrs*/)   // (2) COMPILES WITH THIS
    room = new(nothrow) bathroom(/*args*/)  // (3) DOES NOT COMPILE


house::~house(void)  /* clean up + delete */ 

room::room (/* constructor arguments */)
 /* do stuff */ 
room::~room(void)  /* clean up */ 

bedroom::bedroom (/* constructor arguments */): room(/* constructor arguments */)
 /* do stuff */ 
bedroom::~bedroom(void)  /* clean up */ 

bathroom::bathroom(/* constructor arguments */): room(/* constructor arguments */)
 /* do stuff */ 
bathroom::~bathroom(void)  /* clean up */ 

程序在没有受保护的构造函数的情况下成功编译和运行，但是可以从任何地方随意创建房间。一旦我将Room 及其子构造函数切换到 PROTECTED，我就开始出现编译错误（“无法访问”）。如果我交换 Bedroom 和 Bathroom 构造函数的状态，则语句 (2) 将失败并且语句 (3) 在 .CPP 文件中按预期工作。但是，将它们保留为公开意味着它们仍然可以在我不想要的 House 之外创建。

我该如何解决这个问题？创建room 时我依赖多态性，因为在编译时我不知道它会是哪种类型。这是造成问题的原因吗？

【参考方案1】：

C++ 中的友谊是一个利他的概念，而不是一个利己的概念。

一个类可以声明朋友。这并不意味着该类可以访问朋友的受保护成员和私有成员。朋友可以访问声明类的受保护成员和私有成员。

换句话说，友元声明属于授予访问权限的类，而不是希望访问的类。

【讨论】：

漂亮地说，谢谢。我的关系搞错了。

【参考方案2】：

您可以使用“朋友”关系：

class Room 
  friend class House;
  // ...

然后，House 将有权访问 Room 的私有（和受保护）成员。这是否真的有用还有待商榷：我很少使用friend，并建议在这种情况下可能没有必要：毕竟，创建房间有什么害处？

【讨论】：

在这个例子中它可能没有必要，因为为了简洁我已经把它去掉了。如果House 最终成为具有自己的子类的基类，那么可能不允许某些派生类创建特定的rooms。