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【C++入门】友元函数和友元类

在 C++ 中,一个类中可以有 public、protected、private 三种属性的成员,通过...

在 C++ 中,一个类中可以有 public、protected、private 三种属性的成员,通过对象可以访问 public 成员,只有本类中的函数可以访问本类的 private 成员。现在,我们来介绍一种例外情况——友元(friend)。借助友元(friend),可以使得其他类中的成员函数以及全局范围内的函数访问当前类的 private 成员。

friend 的意思是朋友,或者说是好友,与好友的关系显然要比一般人亲密一些。我们会对好朋友敞开心扉,倾诉自己的秘密,而对一般人会谨言慎行,潜意识里就自我保护。在 C++ 中,这种友好关系可以用 friend 关键字指明,中文多译为“友元”,借助友元可以访问与其有好友关系的类中的私有成员。如果你对“友元”这个名词不习惯,可以按原文 friend 理解为朋友。


友元函数


在当前类以外定义的、不属于当前类的函数也可以在类中声明,但要在前面加 friend 关键字,这样就构成了友元函数。友元函数可以是不属于任何类的非成员函数,也可以是其他类的成员函数。

友元函数可以访问当前类中的所有成员,包括 public、protected、private 属性的。


1) 将非成员函数声明为友元函数。


注意,友元函数不同于类的成员函数,在友元函数中不能直接访问类的成员,必须要借助对象。下面的写法是错误的:



  1. void show(){

  2. cout<<m_name<<"的年龄是 "<<m_age<<",成绩是 "<<m_score<<endl;

  3. }

成员函数在调用时会隐式地增加 this 指针,指向调用它的对象,从而使用该对象的成员;而 show() 是非成员函数,没有 this 指针,编译器不知道使用哪个对象的成员,要想明确这一点,就必须通过参数传递对象(可以直接传递对象,也可以传递对象指针或对象引用),并在访问成员时指明对象。


2) 将其他类的成员函数声明为友元函数


friend 函数不仅可以是全局函数(非成员函数),还可以是另外一个类的成员函数。


几点注意:
① 程序对 Address 类进行了提前声明,是因为在 Address 类定义之前、在 Student 类中使用到了它,如果不提前声明,编译器会报错,提示'Address' has not been declared。类的提前声明和函数的提前声明是一个道理。

② 程序将 Student 类的声明和实现分开了,而将 Address 类的声明放在了中间,这是因为编译器从上到下编译代码,show() 函数体中用到了 Address 的成员 province、city、district,如果提前不知道 Address 的具体声明内容,就不能确定 Address 是否拥有该成员。

这里简单介绍一下类的提前声明。一般情况下,类必须在正式声明之后才能使用;但是某些情况下,只要做好提前声明,也可以先使用。

但是应当注意,类的提前声明的使用范围是有限的,只有在正式声明一个类以后才能用它去创建对象。


因为创建对象时要为对象分配内存,在正式声明类之前,编译器无法确定应该为对象分配多大的内存。编译器只有在“见到”类的正式声明后(其实是见到成员变量),才能确定应该为对象预留多大的内存。在对一个类作了提前声明后,可以用该类的名字去定义指向该类型对象的指针变量或引用变量,因为指针变量和引用变量本身的大小是固定的,与它所指向的数据的大小无关。

③ 一个函数可以被多个类声明为友元函数,这样就可以访问多个类中的 private 成员。


友元类


不仅可以将一个函数声明为一个类的“朋友”,还可以将整个类声明为另一个类的“朋友”,这就是友元类。友元类中的所有成员函数都是另外一个类的友元函数。

例如将类 B 声明为类 A 的友元类,那么类 B 中的所有成员函数都是类 A 的友元函数,可以访问类 A 的所有成员,包括 public、protected、private 属性的。


关于友元,有两点需要说明:

  • 友元的关系是单向的而不是双向的。如果声明了类 B 是类 A 的友元类,不等于类 A 是类 B 的友元类,类 A 中的成员函数不能访问类 B 中的 private 成员。

  • 友元的关系不能传递。如果类 B 是类 A 的友元类,类 C 是类 B 的友元类,不等于类 C 是类 A 的友元类。


除非有必要,一般不建议把整个类声明为友元类,而只将某些成员函数声明为友元函数,这样更安全一些。

  • 发表于 2021-04-12 20:28
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  • 分类:C/C++开发

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