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c++友元函數(shù)與友元類(lèi)的深入解析

更新時(shí)間：2013年07月16日 10:50:08 作者：

友元函數(shù)的特點(diǎn)是能夠訪問(wèn)類(lèi)中的私有成員的非成員函數(shù)。友元函數(shù)從語(yǔ)法上看，它與普通函數(shù)一樣，即在定義上和調(diào)用上與普通函數(shù)一樣

友元函數(shù)和友元類(lèi)的需要：
類(lèi)具有封裝和信息隱藏的特性。只有類(lèi)的成員函數(shù)才能訪問(wèn)類(lèi)的私有成員，程序中的其他函數(shù)是無(wú)法訪問(wèn)私有成員的。非成員函數(shù)可以訪問(wèn)類(lèi)中的公有成員，但是如果將數(shù)據(jù)成員都定義為公有的，這又破壞了隱藏的特性。另外，應(yīng)該看到在某些情況下，特別是在對(duì)某些成員函數(shù)多次調(diào)用時(shí)，由于參數(shù)傳遞，類(lèi)型檢查和安全性檢查等都需要時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，而影響程序的運(yùn)行效率。

為了解決上述問(wèn)題，提出一種使用友元的方案。友元是一種定義在類(lèi)外部的普通函數(shù)，但它需要在類(lèi)體內(nèi)進(jìn)行說(shuō)明，為了與該類(lèi)的成員函數(shù)加以區(qū)別，在說(shuō)明時(shí)前面加以關(guān)鍵字friend。友元不是成員函數(shù)，但是它可以訪問(wèn)類(lèi)中的私有成員。友元的作用在于提高程序的運(yùn)行效率，但是，它破壞了類(lèi)的封裝性和隱藏性，使得非成員函數(shù)可以訪問(wèn)類(lèi)的私有成員。
友元可以是一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)被稱為友元函數(shù)；友元也可以是一個(gè)類(lèi)，該類(lèi)被稱為友元類(lèi)。

友元函數(shù)
友元函數(shù)的特點(diǎn)是能夠訪問(wèn)類(lèi)中的私有成員的非成員函數(shù)。友元函數(shù)從語(yǔ)法上看，它與普通函數(shù)一樣，即在定義上和調(diào)用上與普通函數(shù)一樣。下面舉一例子說(shuō)明友元函數(shù)的應(yīng)用。

復(fù)制代碼代碼如下:

#include "iostream"
#include "cmath"
using namespace std;
class Point
{
private:
 double x,y;
public:
 Point(double xx, double yy) { x=xx; y=yy; }
 void Getxy();
 friend double Distance(Point &a, Point &b);  //friend標(biāo)識(shí)它是友元函數(shù)，而不是成員函數(shù)，
};
void Point::Getxy()
{
 cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;
}
double Distance(Point &a, Point &b) 
{
 double dx = a.x - b.x;  //可以訪問(wèn)類(lèi)中的私有成員
 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();    //調(diào)用成員函數(shù)
 p2.Getxy();
 double d = Distance(p1, p2);  //調(diào)用友元函數(shù)時(shí)，也是同普通函數(shù)的調(diào)用一樣，不要像成員函數(shù)那樣調(diào)用
 cout<<"The distance is "<<d<<endl;
 system("pause");
 return 0;
}

說(shuō)明：在該程序中的Point類(lèi)中說(shuō)明了一個(gè)友元函數(shù)Distance()，它在說(shuō)明時(shí)前邊加friend關(guān)鍵字，標(biāo)識(shí)它不是成員函數(shù)，而是友元函數(shù)。它的定義方法與普通函數(shù)定義一樣，而不同于成員函數(shù)的定義，因?yàn)樗恍枰赋鏊鶎俚念?lèi)。但是，它可以引用類(lèi)中的私有成員，函數(shù)體中 a.x，b.x，a.y，b.y都是類(lèi)的私有成員，它們是通過(guò)對(duì)象引用的。在調(diào)用友元函數(shù)時(shí)，也是同普通函數(shù)的調(diào)用一樣，不要像成員函數(shù)那樣調(diào)用。本例中，p1.Getxy()和p2.Getxy()這是成員函數(shù)的調(diào)用，要用對(duì)象來(lái)表示。而Distance(p1, p2)是友元函數(shù)的調(diào)用，它直接調(diào)用，不需要對(duì)象表示，它的參數(shù)是對(duì)象。

友元類(lèi)
友元除了前面講過(guò)的函數(shù)以外，友元還可以是類(lèi)，即一個(gè)類(lèi)可以作另一個(gè)類(lèi)的友元。當(dāng)一個(gè)類(lèi)作為另一個(gè)類(lèi)的友元時(shí)，這就意味著這個(gè)類(lèi)的所有成員函數(shù)都是另一個(gè)類(lèi)的友元函數(shù)。
使用友元類(lèi)時(shí)注意：
(1) 友元關(guān)系不能被繼承。
(2) 友元關(guān)系是單向的，不具有交換性。若類(lèi)B是類(lèi)A的友元，類(lèi)A不一定是類(lèi)B的友元，要看在類(lèi)中是否有相應(yīng)的聲明。
(3) 友元關(guān)系不具有傳遞性。若類(lèi)B是類(lèi)A的友元，類(lèi)C是B的友元，類(lèi)C不一定是類(lèi)A的友元，同樣要看類(lèi)中是否有相應(yīng)的申明
C中聲明A是其友元類(lèi)，那么最基本的就是A可以使用C中的private方法或者對(duì)象。
可見(jiàn)，A是B的基類(lèi)，C是D的基類(lèi)。ABCD中就有如下關(guān)系：
1.B新增的方法不能訪問(wèn)Ｃ的私有成員
2.B從Ａ繼承而來(lái)的方法可以訪問(wèn)Ｃ的私有成員
3.A只能訪問(wèn)D中從C中繼承而來(lái)的私有成員，D中新增的私有成員不能訪問(wèn)！

總結(jié)起來(lái)：
(1)友元關(guān)系不可以繼承，但對(duì)已有的方法來(lái)說(shuō)訪問(wèn)權(quán)限不改變。
(2)如果改寫(xiě)基類(lèi)的方法則訪問(wèn)權(quán)限改變
(3)友元關(guān)系不具有傳遞性
若類(lèi)B是類(lèi)A的友元，類(lèi)C是B的友元，類(lèi)C不一定是類(lèi)A的友元

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