C++友元（Friends）总结

一、何为友元（friends）？

超脱类的访问控制，具有访问类中一切数据成员的能力是成员函数的特征，但成员函数以对象为自我中心，必须要捆绑一个对象才能调用。友元是一种定义在类外部的普通函数或类，但它需要在类体内进行说明，为了与该类的成员函数加以区别，在说明时前面加以关键字friend。友元不是成员函数，但是它可以访问类中的私有成员。

 

二、友元解决的问题和应用

       （1）解决频繁调用，提高访问性能

       非成员函数可以访问类中的公有成员，但是如果将数据成员都定义为公有的，这又破坏了隐藏的特性。这是有的人可能会想出另一种方法，即通过非成员函数调用类内成员函数，从而简介访问私有数据，但对其频繁的访问会造成频繁的调用成员函数，于是导致调用开销明显增多，影响了性能。

（2）运算符重载

将运算符重载为友元函数或成员函数，可以实现简单的多态，友元这种机制，方便了运算符的重载。（更多可参照运算符重载的知识）
（3）给予不同对象间的亲密无间性

在接下来的第一个友元函数的例子中，也可以稍微改动，即同一个函数可以同时声明为多个类的友元，因此增加了类之间的联系，用一个简单的代码说明一下

friend vector multiply(const Matrix &m, const Vector &v);

/*multiply同时是Matrix类和Vector类的友元函数*/

 在第二个和第三个例子中，也增加了Student类和Teacher类两个类间的联系。

 

三、友元的形式

（1）友元函数

         友元函数的特点是能够访问类中的私有成员的非成员函数。友元函数从语法上看，它与普通函数一样，即在定义上和调用上与普通函数一样。

Code:

1. class Point   
2. {   
3. 　public:   
4. 　　Point(double xx, double yy) { x=xx; y=yy; }   
5. friend double Distance(Point &a, Point &b);//Distance为类Point的友元函数  
6. 　　private:   
7. 　　　　double x, y;   
8. };   
9.     
10. double Distance(Point &a, Point &b)   
11. {   
12. 　　double dx = a.x - b.x;   
13. 　　double dy = a.y - b.y;   
14. 　　return sqrt(dx*dx+dy*dy);   
15. }   
16.   

 

（2）成员函数可以是另一个类的友元

       ,教师应该可以修改学生的成绩，可以访问学生类的私有数据，故将教师类种的成绩assignGrade成员函数声明为学生类的友元。

class Student;//在Teacher中用到了Student类，使用student必须先声明，这种手法成为向前声明。

Code:

1. class Teacher   
2. {   
3.  private:   
4.     Student *pList;   
5.  public:   
6.     // ...   
7.     void assignGrade(Student &s);   
8.  };//-----------------------------------   
9.  class Student   
10.  {   
11.     private:   
12.       Teacher *pT;   
13.       int somesterHours;   
14.       double grade;   
15.     public:   
16.       // ...   
17.       friend void Teacher::assignGrade(Student &s);/*在学生类中把教师类种的成绩assignGrade成员函数声明为学生类的友元。*/  
18.     
19. };//------------------------------------  

 

（3）友元类

即一个类可以作另一个类的友元。当一个类作为另一个类的友元时，这就意味着这个类的所有成员函数都是另一个类的友元函数。

Code:

1. class Student;//在Teacher中用到了Student类，使用student必须先声明，这种手法成为向前声明。  
2. class Teacher   
3. {   
4.  private:   
5.     Student *pList;   
6.  public:   
7.     // ...   
8.     void assignGrade(Student &s);   
9.     void adjustHours(Student &s);   
10.  };//-----------------------------------   
11.  class Student   
12.  {   
13.     private:   
14.       Teacher *pT;   
15.       int somesterHours;   
16.       double grade;   
17.     public:   
18.       // ...   
19.       friend class Teacher;//在学生类种把教师类声明为友元类  
20. };//------------------------------------   

 

四、褒贬友元

友元机制存在面向对象编程的争议，仿佛编程世界严密性的外在尊严，也强迫着编程内容的内在尊严：不同类型的对象之间也不应该有任何情面可言。好在C++法无定法，关于性能、效率的细节它从来没有忽略过。