C++解析(16)：友元与类中的函数重载

0.目录

1.友元的尴尬能力

2.类中的函数重载

3.小结

1.友元的尴尬能力

什么是友元？

• 友元是C++中的一种关系
• 友元关系发生在函数与类之间或者类与类之间
• 友元关系是单项的，不能传递

友元的用法：

• 在类中以friend关键字声明友元
• 类的友元可以是其它类或者具体函数
• 友元不是类的一部分
• 友元不受类中访问级别的限制
• 友元可以直接访问具体类的所有成员

友元的语法——在类中用friend关键字对函数或类进行声明：

示例一：

#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)
", p1.getX(), p1.getY());
    printf("p2(%f, %f)
", p2.getX(), p2.getY());
    printf("|(p1, p2)| = %f
", func(p1, p2));
    
    return 0;
}

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out 
p1(1.000000, 2.000000)
p2(10.000000, 20.000000)
|(p1, p2)| = 20.124612

友元的尴尬：

• 友元是为了兼顾C语言的高效而诞生的
• 友元直接破坏了面向对象的封装性
• 友元在实际产品中的高效是得不偿失的
• 友元在现代软件工程中已经逐渐被遗弃

注意事项：

• 友元关系不具备传递性
• 类的友元可以是其它类的成员函数
• 类的友元可以是某个完整的类
  1. 所有的成员函数都是友元

示例二：

#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
", 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
", b.n);
    }
    /* 友元关系不具备传递性
    void getClassCName(ClassC& c)
    {
        printf("c.n = %s
", c.n);
    }
    */
};

int main()
{
    ClassA A("A");
    ClassB B("B");
    ClassC C("C");
    
    A.getClassBName(B);
    B.getClassCName(C);
    
    return 0;
}

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out 
b.n = B
c.n = C

2.类中的函数重载

函数重载回顾：

• 函数重载的本质为相互独立的不同函数
• C++中通过函数名和函数参数确定函数调用
• 无法直接通过函数名得到重载函数的入口地址
• 函数重载必然发生在同一个作用域中

类中的重载——类中的成员函数可以进行重载：

• 构造函数的重载
• 普通成员函数的重载
• 静态成员函数的重载

问题：
全局函数，普通成员函数以及静态成员函数之间是否可以构成重载？

万变不离其宗：

1. 重载函数的本质为多个不同的函数
2. 函数名和参数列表是唯一的标识
3. 函数重载必须发生在同一个作用域中

示例：

#include <stdio.h>

class Test
{
    int i;
public:
    Test()
    {
        printf("Test::Test()
");
        this->i = 0;
    }
    
    Test(int i)
    {
        printf("Test::Test(int i)
");
        this->i = i;
    }
    
    Test(const Test& obj)
    {
        printf("Test(const Test& obj)
");
        this->i = obj.i;
    }
    
    static void func()
    {
        printf("void Test::func()
");
    }
    
    void func(int i)
    {
        printf("void Test::func(int i), i = %d
", i);
    }
    
    int getI()
    {
        return i;
    }
};

void func()
{
    printf("void func()
");
}

void func(int i)
{
    printf("void func(int i), i = %d
", i);
}

int main()
{
    func();
    func(1);
    
    printf("
");
    
    Test t;        // Test::Test()
    Test t1(1);    // Test::Test(int i)
    Test t2(t1);   // Test(const Test& obj)
    
    printf("
");
    
    func();        // void func()
    Test::func();  // void Test::func()
    
    printf("
");
    
    func(2);       // void func(int i), i = 2;
    t1.func(2);    // void Test::func(int i), i = 2
    t1.func();     // void Test::func()
    
    return 0;
}

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out 
void func()
void func(int i), i = 1

Test::Test()
Test::Test(int i)
Test(const Test& obj)

void func()
void Test::func()

void func(int i), i = 2
void Test::func(int i), i = 2
void Test::func()

全局函数与类中的成员函数不可以构成重载。

重载的意义：

• 通过函数名对函数功能进行提示
• 通过参数列表对函数用法进行提示
• 扩展系统中已经存在的函数功能

原有的字符串拷贝功能：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
    const char* s = "Hello World!";
    char buf[16] = {0};
    
    strcpy(buf, s);
    
    printf("%s
", buf);
    
    return 0;
}

但是若是buf的长度不够，就会出错！
因此采用函数重载进行修改：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

char* strcpy(char* buf, const char* str, unsigned int n)
{
    return strncpy(buf, str, n);
}

int main()
{
    const char* s = "Hello World!";
    char buf[8] = {0};
    
    //strcpy(buf, s);
    strcpy(buf, s, sizeof(buf)-1);
    
    printf("%s
", buf);
    
    return 0;
}

运行结果为：

[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out 
Hello W

重载能够扩展系统中已经存在的函数功能！那么重载是否也能够扩展其它更多的功能？（更多内容下节分解......）

3.小结

• 友元是为了兼顾C语言的高效而诞生的
• 友元直接破坏了面向对象的封装性
• 友元关系不具备传递性
• 类的友元可以是其它类的成员函数
• 类的友元可以是某个完整的类
• 类的成员函数之间可以进行重载
• 重载必须发生在同一个作用域中
• 全局函数和成员函数不能构成重载关系
• 重载的意义在于扩展已经存在的功能