C++语言（六）——友元

C++语言（六）——友元

面向对象编程的类的设计机制实现了数据的隐藏与封装，类的数据成员一般定义为私有成员，成员函数一般定义为公有的，是类与外部的通信接口。在实践中，类外的某些函数需要频繁地访问类的数据成员，将类外的函数定义为类的友元函数。除了友元函数外，还有友元类，两者统称为友元。友元的作用是提高了程序的运行效率（即减少了类型检查和安全性检查等都需要时间开销），但它破坏了类的封装性和隐藏性，使得非成员函数可以访问类的私有成员。
友元可以是一个函数，该函数被称为友元函数。

一、异类对象间有友元

友元的本质，是让其它不属于本类的成员(全局函数，其它类的成员函数)，成为类的成员而具备了本类成员的属性。

1、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，是定义在类外的普通函数，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);
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。
A、全局函数作友元函数class Point
{
public:
Point(double xx, double yy)
{
x = xx;
y = yy;
}
void Getxy();
friend double Distance(Point &a, Point &b);private:
double x, y;
};void Point::Getxy()
{
cout << "(" << x << "," << y << ")" << endl;
}
double Distance(Point &a, Point &b)
{
double dx = a.x - b.x;
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();
p2.Getxy();
double d = Distance(p1, p2);
cout << "Distance is" << d << endl;
return 0;
}
B、类成员函数作友元函数
class Point;//先声明Point类，确保ManagerPoint类的定义不会出错
class ManagerPoint
{//先定义ManagerPoint类，确保在Point类中将Distance函数声明位友元函数不出错
public:
double Distance(Point &a, Point &b);//只能声明，前向声明Point不能建立对象
};
class Point
{
public:
Point(double xx, double yy)
{
x = xx;
y = yy;
}
void Getxy();
friend double ManagerPoint::Distance(Point &a, Point &b);
private:
double x, y;
};
void Point::Getxy()
{
cout << "(" << x << "," << y << ")" << endl;
}
double ManagerPoint::Distance(Point &a, Point &b)
{//Distance函数必须定义在Point类定义的后面，这样才能使用Point类的对象
double dx = a.x - b.x; 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();
p2.Getxy();
ManagerPoint mp;
float d = mp.Distance(p1,p2);
cout << "Distance is" << d<< endl;
return 0;
}
前向声明，是一种不完全型（forward declaration）声明，即只需提供类名(无需提供类实现)即可。前向声明功能有限:
A、不能定义类的对象。
B、可以用于定义指向这个类型的指针或引用。
C、用于声明(不是定义)使用该类型作为形参或者返回类型的函数。

2、友元对象

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;
friend和class是关键字，类名必须是程序中的一个已定义过的类。
例如，以下语句说明类 B 是类 A 的友元类：
class A
{
…
public:
friend class B;
…
};
类B的所有成员函数都是类A的友元函数，能存取类A的私有成员和保护成员。

二、友元的使用

友元声明以关键字friend开始，只能出现在类定义中。因为友元不是授权类的成员，所以它不受其所在类的声明区域public、private和protected的影响。通常我们选择把所有友元声明组织在一起并放在类头之后。
友元不是类成员，但是可以访问类中的私有成员。友元的作用在于提高程序的运行效率，但破坏了类的封装性和隐藏性，使得非成员函数可以访问类的私有成员。
友元的特性：
A、友元关系不能被继承。
B、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。
C、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。