C++学习 浅谈C++中的友元关系

在封装中C++类数据成员大多情况是private属性；但是如果接口采用多参数实现肯定影响程序效率；然而这时候如果外界需要频繁访问这些私有成员，就不得不需要一个既安全又理想的“后门”——友元关系;

C++中提供三种友元关系的实现方式，友元函数、友元成员函数、友元类。

友元函数：既将一个普通的函数在一个类中说明为一个friend属性；其定义（大多数会访问该类的成员）应在类后；

友元成员函数：既然是成员函数，那么肯定这个函数属于某个类，对了就是因为这个函数是另外一个类的成员函数，有时候因为我们想用一个类通过一个接口去访问另外一个类的信息，然而这个信息只能是被它授权的类才能访问；那么也需要用friend去实现；这个概念只是在声明的时候稍有变化；

友元类：友元类声明会将整个类说明成为另一个类的友元关系；和之前两种的区别是集体和个人的区别；友元类的所有成员函数都可以是另一个类的友元函数；

值得注意的是友元关系是单向的，有点像我们恋爱中出现的单相思 O(∩_∩)O，单向关系就是说如果A被说明成B的友元关系，那么只能说A是B的友元，并不代B是A的友元；其次在多数情况下友元关系的函数都会访问它被说明中类的成员，这时候应该将函数定义在类的后面；

下面给一个简单的例程代码；

#include <iostream>
 
 using namespace std;
 
 class B;
 
 class A{
     private:
        int x;
     public:
        A();
        void display(B &);
};
 
 class C;
 
 class B{
     private:
         int y;
         int z;
     public:
         B();
         B(int, int);
     friend void A::display(B &);//友元成员函数
     friend void display(B &);//友元函数
     friend class C;//友元类
 };
 
 class C{
     private:
         int sum;
         void calc(B &);
     public:
         C();
         void display(B &);
 };
 
 //必须在友元关系的类后进行定义
 void display(B &v)//友元函数
{
     cout << v.y << " " << v.z << endl;
}
 
 A::A()
 {
     this->x = 0;
 }
 
void A::display(B &v)//友元成员函数
 {
     this->x = v.y + v.z;
     cout << this->x << endl;
 }
 
 B::B()
 {
   this->y = 0;
   this->z = 0;
}
 
B::B(int y, int z)
 {
     this->y = y;
     this->z = z;
 }
 
 C::C()
 {
     sum = 0;
 }
 
 void C::display(B &v)
 {
     this->calc(v);
     cout << sum << " = " << v.y << " + " << v.z << endl;
 }
 
 void C::calc(B &v)
{
     sum = v.y + v.z;
 }
 
 int main()
 {
     A a;
     B b(2, 3);
     display(b);
     a.display(b);
     C c;
     c.display(b);
     
     return 0;
}

1.友元函数的简单介绍

1.1为什么要使用友元函数

在实现类之间数据共享时，减少系统开销，提高效率。如果类A中的函数要访问类B中的成员（例如：智能指针类的实现），那么类A中该函数要是类B的友元函数。具体来说：为了

使其他类的成员函数直接访问该类的私有变量。即：允许外面的类或函数去访问类的私有变量和保护变量，从而使两个类共享同一函数。

实际上具体大概有下面两种情况需要使用友元函数：（1）运算符重载的某些场合需要使用友元。（2）两个类要共享数据的时候。

1.2使用友元函数的优缺点

1.2.1优点：能够提高效率，表达简单、清晰。

1.2.2缺点：友元函数破环了封装机制，尽量不使用成员函数，除非不得已的情况下才使用友元函数。

2.友元函数的使用

2.1友元函数的参数：

因为友元函数没有this指针，则参数要有三种情况：

2.1.1 要访问非static成员时，需要对象做参数；

2.1.2 要访问static成员或全局变量时，则不需要对象做参数；

2.1.3如果做参数的对象是全局对象，则不需要对象做参数；

2.2友元函数的位置

因为友元函数是类外的函数，所以它的声明可以放在类的私有段或公有段且没有区别。

2.3友元函数的调用

可以直接调用友元函数，不需要通过对象或指针

2.4友元函数的分类：

根据这个函数的来源不同，可以分为三种方法：

2.4.1普通函数友元函数

2.4.1.1 目的：使普通函数能够访问类的友元

2.4.1.2 语法：

声明： friend + 普通函数声明

实现位置：可以在类外或类中

实现代码：与普通函数相同

调用：类似普通函数，直接调用

2.4.1.3代码：

class INTEGER

 {

　　friend void Print(const INTEGER& obj);//声明友元函数

 };

void Print(const INTEGER& obj）

{

　　 //函数体

}

void main()

{

　　INTEGER obj;

　　Print(obj);//直接调用

}

2.4.2类Y的所有成员函数都为类X友元函数—友元类

2.4.2.1目的：使用单个声明使Y类的所有函数成为类X的友元，它提供一种类之间合作的一种方式，使类Y的对象可以具有类X和类Y的功能。

2.4.2.2语法：

声明位置：公有私有均可，常写为私有(把类看成一个变量)

声明： friend +类名（不是对象哦）

2.4.2.3代码：

class girl;

class boy

{

public:

　　void disp(girl &);

};

void boy::disp(girl &x) //函数disp()为类boy的成员函数，也是类girl的友元函数

{

　　cout<<"girl's name is:"<<x.name<<",age:"<<x.age<<endl;//借助友元，在boy的成员函数disp中，借助girl的对象，直接访问girl的私有变量

}

class girl

{

private：

　　char *name;

　　int age;

　　friend boy; //声明类boy是类girl的友元

};

main函数就不写了和普通调用时一样的。

 

2.4.3类Y的一个成员函数为类X的友元函数

2.4.3.1目的：使类Y的一个成员函数成为类X的友元，具体而言：在类Y的这个成员函数中，借助参数X，可以直接以X的私有变量

2.4.3.2语法：

声明位置：声明在公有中 （本身为函数）

声明：friend + 成员函数的声明

调用：先定义Y的对象y---使用y调用自己的成员函数---自己的成员函数中使用了友元机制

2.4.3.3代码：

实现代码和2.4.2.3中的实现及其相似只是设置友元的时候变为friend void boy::disp(girl &);自己解决喽……

 

小结：其实一些操作符的重载实现也是要在类外实现的，那么通常这样的话，声明为类的友元是必须滴。

 

4.友元函数和类的成员函数的区别

4.1成员函数有this指针，而友元函数没有this指针。

4.2友元函数是不能被继承的，就像父亲的朋友未必是儿子的朋友。