C++学习笔记33——友元

1，友元的基本概念

友元：类授权访问其非public成员的机制。类和函数都可以被指定为友元。友元拥有与成员一样的访问权相。

友元可以分成3类：

（1）普通函数（非类的成员函数）成为一个类类型B的友元；

（2）一个类A 的成员函数，成为另一个类类型B的友元；

（3）一个类A，成为一个类类型B的友元，如此，则该类A 的所有成员函数都成为类B的友元；

友元函数或友元类在类的定义体中，用friend关键字声明。

注意：

（1）友元不是类B的成员，所以其没有类B的对象的this指针；

（2）所以，虽然友元可以访问类B的私有成员，但需要程序将类B的对象作为参数传递给友元函数，当然，全局变量除外；

（3）同样由于没有this指针，在友元中使用私有成员时，必须指明对象，而不能像在类B的成员函数里那样隐式地使用this指针；

（4）由于友元不是类的成员，所以friend声明放在public段还是private段都行，且没有区别；

（5）friend关键字不能出现的类定义之外，即，只在声明友元的时候使用friend，定义时不能写。

2，普通函数用作友元

/*******************************************************************///      友元/*******************************************************************/class Point{public:Point(double xx, double yy) :x(xx), y(yy) {}//定义构造函数void show_pos() { cout << "x: " << x << " " << "y:" << y << endl; }//定义普通成员函数friend double Distance(Point &A, Point &B);//声明友元函数friend double Distance_2(Point &A, Point &B)//定义友元函数{double x = A.x - B.x;double y = A.y - B.y;return sqrt(x*x + y*y);}private:double x, y;};// 在main函数中调用友元函数int main(){Point A(0, 0);Point B(3, 4);cout << Distance(A, B) << endl;cout << Distance_2(A, B) << endl;system("pause");return 0;}//定义友元函数double Distance(Point &A, Point &B){double x = A.x - B.x;double y = A.y - B.y;return sqrt(x*x + y*y);}

最终输出：5

                    5
从例子中可以看出：
（1）Distance()虽然是类Point的友元，但是，还是必须将Point类的对象A和B传递给Distance()，其才能使用Point类的私有成员。
（2）在Point类中声明Distance()为友元的时候，Distance()可以是既没有声明、也没有被定义的状态，即友元不必预先声明，友元声明中声明的函数被视为已使用 extern 关键字声明，此时该友元函数具有文件作用域，或者说命名空间作用域。
（3）但是，在定义友元函数时，类必须是已经声明好的。因为友元要用到类中的成员。总之：类的定义要在友元的定义之前。

（4）友元函数也可以直接在类中定义，如Distance_2()。类声明中定义的友元函数不被认为在封闭类的范围内；它们在文件范围内。

3，类的成员函数用作友元

/*******************************************************************///      友元/*******************************************************************/class Point;//提前声明point类，因为Line的成员函数要用到//定义友元函数所在的类class Line{public:Line(double kk, double bb) :k(kk), b(bb) {}//构造函数bool judege_point_in_line(Point &A);//判断点是否在线上，要用到point的私有成员private:double k, b;};//定义友元函数要获取权限的类class Point{public:Point(double xx, double yy) :x(xx), y(yy) {}//定义构造函数void show_pos() { cout << "x: " << x << " " << "y:" << y << endl; }//定义普通成员函数friend double Distance(Point &A, Point &B);//声明友元函数friend double Distance_2(Point &A, Point &B)//定义友元函数{double x = A.x - B.x;double y = A.y - B.y;return sqrt(x*x + y*y);}friend bool Line::judege_point_in_line(Point &A);//声明另一个类的成员函数为友元private:double x, y;};// 定义友元函数bool Line::judege_point_in_line(Point &p){return (p.y == k*p.x + b);}// 在main()函数中调用友元函数int main(){Point A(0, 0);Point B(3, 4);Line l1(1, 0);// 调用一般友元函数cout << Distance(A, B) << endl;cout << Distance_2(A, B) << endl;// 调用类的成员函数友元cout << l1.judege_point_in_line(A) << endl;cout << l1.judege_point_in_line(B) << endl;system("pause");return 0;}

最终输出：5

                    5

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                    0

编码的顺序逻辑如下：

要定义Line::judege_point_in_line(Point &p)友元函数，必须要先定义Point类，因为函数的输入参数为Point型，且函数体中用到了Point的成员；

在定义Point类时声明judege_point_in_line为友元函数；

要定义Point类必须先定义Line类，因为Point类中出现了Line类的成员函数judege_point_in_line；

要定义Line类必须先提前声明Point类，因为Line中的成员函数judege_point_in_line(Point &p)使用了Point类型为输入参数；

总结下来，如果要声明类A中的成员函数mem_fun()为类B的友元，则正确的编码顺序是：

（1）提前声明类B（仅仅是声明不是定义）；

（2）定义类A，在类A中声明（无法定义，因为B还没定义）注定会成为B的友元的那个成员函数mem_fun()；

（3）定义类B，在类B中声明A中的成员函数mem_fun()为友元；

（4）定义B的成员函数mem_fun()。

4，整个类用作友元

如果类A成为类B的友元，则类A中的每个成员函数都能访问类B的私有和保护成员。

编码的顺序与什么类的成员函数为友元相同。

将Point类的定义部分修改为如下形式，执行结果不变。

class Point{public:Point(double xx, double yy) :x(xx), y(yy) {}//定义构造函数void show_pos() { cout << "x: " << x << " " << "y:" << y << endl; }//定义普通成员函数friend double Distance(Point &A, Point &B);//声明友元函数friend double Distance_2(Point &A, Point &B)//定义友元函数{double x = A.x - B.x;double y = A.y - B.y;return sqrt(x*x + y*y);}//friend bool Line::judege_point_in_line(Point &A);//声明另一个类的成员函数为友元friend class Line;//将整个类声明为友元，class好像写不写都行，存疑private:double x, y;};

5，重载函数与友元

重载函数本质上是不同的函数，只是重名而已。所以必须将重载函数集中每一个想要设为友元的函数都声明为友元。只什么一个却期待重载函数集中的每个函数都成为友元是不对的。——这就好比你和一个叫王海燕的人是朋友，但不代表你和每一个与王海燕重名的人都是朋友。