C++中友元的详解及其作用介绍

概述

类的友元函数 (friend) 是定义在类外部, 但是有权限访问类的所有私有 (private) 成员和保护 (protected) 成员.

C++中友元的详解及其作用介绍_第1张图片

友元

我们先来复习一下公有成员和私有成员的概念:

  • 公有成员 (public) : 在类外可以访问
  • 私有成员 (private): 只有本类中的函数可以访问

友元 (friend) 可以访问与其有好友关系的类中的私有成员 (有限制的共享).

友元包括友元函数和友元类:

  • 友元函数: 如果在本类以外的其他地方定义的函数, 在类体重用 friend 进行声明. 此函数就称为本类的有元函数, 友元函数可以访问这个类中的私有成员
  • 友元类: 类 A 将另一个类 B 声明为其友元类, 友元类 B 中的所有函数都是 A 类的友元函数, 可以访问 A 类中的所有成员

普通的友元函数

Time 类:

#ifndef PROJECT2_TIME_H
#define PROJECT2_TIME_H

class Time {
private:
    int hour;
    int minute;
    int second;
public:
    Time();
    Time(int, int, int);
    friend void display(Time &);  // display是Time类的friend函数
};

#endif //PROJECT2_TIME_H

Time.cpp:

#include 
#include "Time.h"
using namespace std;

Time::Time() : hour(0), minute(0), second(0) {}

Time::Time(int h, int m, int s) : hour(h), minute(m), second(s) {}

void display(Time &t) {
	// display不是Time类的成员函数, 但是可以引用Time中的私有成员
    cout << t.hour << ":" << t.minute << ":" << t.second << endl;
}

main:

#include "Time.h"
#include 
using namespace std;

int main() {

    Time t1(8, 8, 8);
    display(t1);

    return 0;
}

友元成员函数

Time 类:

#ifndef PROJECT2_TIME_H
#define PROJECT2_TIME_H

class Date;  // 对Date类进行提前引用声明
class Time {
private:
    int hour;
    int minute;
    int second;
public:
    Time();
    Time(int, int, int);
    void display(Date &d);
};

#endif //PROJECT2_TIME_H

Date 类:

#ifndef PROJECT2_DATE_H
#define PROJECT2_DATE_H

#include "Time.h"

class Date {
private:
    int year, month, day;
public:
    Date(int, int, int);
    friend void Time::display(Date &d);
};

#endif //PROJECT2_DATE_H

Time.cpp:

#include 
#include "Time.h"
#include "Date.h"
using namespace std;

Time::Time() : hour(0), minute(0), second(0) {}

Time::Time(int h, int m, int s) : hour(h), minute(m), second(s) {}

void Time::display(Date &d) {
    cout << d.year << "年" << d.month << "月" << d.day << "日" < 
 

main:

#include "Time.h"
#include "Date.h"
#include 
using namespace std;

int main() {

    Time t1(8, 8, 8);
    Date d1(2021, 5, 6);
    t1.display(d1);

    return 0;
}

输出结果:

2021年5月6日
8:8:8

我们可以发现 display 不是 Date 类的成员函数, 但是可以引用 Date 中的私有成员.

友元类

Time 类:

#ifndef PROJECT2_TIME_H
#define PROJECT2_TIME_H

class Date;  // 对Date类进行提前引用声明
class Time {
private:
    int hour;
    int minute;
    int second;
public:
    Time();
    Time(int, int, int);
    void display(Date &d);
};

#endif //PROJECT2_TIME_H

Date 类:

#ifndef PROJECT2_DATE_H
#define PROJECT2_DATE_H

#include "Time.h"

class Date {
private:
    int year, month, day;
public:
    Date(int, int, int);
    friend class Time;  // 友元类
};

#endif //PROJECT2_DATE_H

总结

  • 如果在本类以外的地方定义了一个函数在类体中用 friend 对其进行声明, 此函数就称为本类的友元函数
  • 友元函数可以访问这个类中的私有成员
  • 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
  • 一个函数可以被多个类声明为 friend, 这样就可以引用多个类中的私有数据.

友元的性质:

  • 友元的关系是单向的而不是双向的
  • 友元的关系不能传递

友元的优缺点:

  • 优点: 有助于数据共享, 提高程序效率
  • 缺点: 破坏了封装原则, 不利于信息隐藏

我们在使用友元的时候, 应当时刻考虑友元的缺点. 如果能用公共成员函数解决就不必用友元.

C++中友元的详解及其作用介绍_第2张图片

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