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C++超詳細講解友元的使用

 更新時間：2022年04月23日 09:18:12   作者：清風自在 流水潺潺  
采用類的機制后實現(xiàn)了數據的隱藏與封裝，類的數據成員一般定義為私有成員，成員函數一般定義為公有的，依此提供類與外界間的通信接口。但是，有時需要定義一些函數，這些函數不是類的一部分，但又需要頻繁地訪問類的數據成員，這時可以將這些函數定義為該類的友元函數

一、友元的概念

  • 什么是友元?
  • 友元是 C++ 中的一種關系
  • 友元關系發(fā)生在函數與類之間或者類與類之間
  • 友元關系是單項的，不能傳遞

二、友元的用法

  • 在類中以 friend 關鍵字聲明友元
  • 類的友元可以是其它類或者具體函數
  • 友元不是類的一部分
  • 友元不受類中訪問級別的限制
  • 友元可以直接訪問具體類的所有成員

三、友元的語法

在類中用 friend 關鍵字對函數或類進行聲明

先看一個不使用友元的代碼：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
class Point
{
    double x;
    double y;
public:
    Point(double x, double y)
    {
        this->x = x;
        this->y = y;
    }
    double getX()
    {
        return x;
    }
    double getY()
    {
        return y;
    }
    //friend double func(Point& p1, Point& p2);
};
double func(Point& p1, Point& p2)
{
    double ret = 0;
    ret = (p2.getY() - p1.getY()) * (p2.getY() - p1.getY()) +
          (p2.getX() - p1.getX()) * (p2.getX() - p1.getX());
    ret = sqrt(ret);
    return ret;
}
int main()
{
    Point p1(1, 2);
    Point p2(10, 20);
    printf("p1(%f, %f)\n", p1.getX(), p1.getY());
    printf("p2(%f, %f)\n", p2.getX(), p2.getY());
    printf("|(p1, p2)| = %f\n", func(p1, p2));
    return 0;
}

輸出結果如下：

這個程序在x 和 y中計算兩點之間的距離時需要頻繁訪問私有成員 x 和 y，所以不得不調用getX() 和getY() 來訪問x 和 y，x 和 y 函數中調用了 8 次getX() 和getY()，很麻煩。

這個時候，就該我們的友元上場了：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
class Point
{
    double x;
    double y;
public:
    Point(double x, double y)
    {
        this->x = x;
        this->y = y;
    }
    double getX()
    {
        return x;
    }
    double getY()
    {
        return y;
    }
    friend double func(Point& p1, Point& p2);
};
double func(Point& p1, Point& p2)
{
    double ret = 0;
    ret = (p2.y - p1.y) * (p2.y - p1.y) +
          (p2.x - p1.x) * (p2.x - p1.x);
    ret = sqrt(ret);
    return ret;
}
int main()
{
    Point p1(1, 2);
    Point p2(10, 20);
    printf("p1(%f, %f)\n", p1.getX(), p1.getY());
    printf("p2(%f, %f)\n", p2.getX(), p2.getY());
    printf("|(p1, p2)| = %f\n", func(p1, p2));
    return 0;
}

輸出結果如下：

四、友元的尷尬

  • 友元是為了兼顧 C 語言的高效而誕生的
  • 友元直接破壞了面向對象的封裝性
  • 友元在實際產品中的高效是得不償失的
  • 友元在現(xiàn)代軟件工程中已經逐漸被遺棄

五、注意事項

  • 友元關系不具備傳遞性
  • 類的友元可以是其它類的成員函數
  • 類的友元可以是某個完整的類
  • 所有的成員函數都是友元

下面來深入分析一下友元：

#include <stdio.h>
class ClassC
{
    const char* n;
public:
    ClassC(const char* n)
    {
        this->n = n;
    }
    friend class ClassB;
};
class ClassB
{
    const char* n;
public:
    ClassB(const char* n)
    {
        this->n = n;
    }
    void getClassCName(ClassC& c)
    {
        printf("c.n = %s\n", c.n);
    }
    friend class ClassA;
};
class ClassA
{
    const char* n;
public:
    ClassA(const char* n)
    {
        this->n = n;
    }
    void getClassBName(ClassB& b)
    {
        printf("b.n = %s\n", b.n);
    }
    /*
    void getClassCName(ClassC& c)
    {
        printf("c.n = %s\n", c.n);
    }
    */
};
int main()
{
    ClassA A("A");
    ClassB B("B");
    ClassC C("C");
    A.getClassBName(B);
    B.getClassCName(C);
    return 0;
}

B 是 C 的友元，A 是 B 的友元，輸出結果如下：

既然 A 可以訪問 B，B 可以訪問 C，那么 A 可以訪問 C 么？把上面代碼取消注釋：

  void getClassCName(ClassC& c)
  {
        printf("c.n = %s\n", c.n);
  }

輸出報錯，這說明友元關系不具備傳遞性

六、小結

  • 友元是為了兼顧 C 語言的高效而誕生的
  • 友元直接破壞了面向對象的封裝性
  • 友元關系不具備傳遞性
  • 類的友元可以是其它類的成員函數
  • 類的友元可以是某個完整的類

到此這篇關于C++超詳細講解友元的使用的文章就介紹到這了,更多相關C++友元內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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