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  • C++之友元函数

    1、为什么要引入友元函数:在实现类之间数据共享时,减少系统开销,提高效率

          具体来说:为了使其他类的成员函数直接访问类的私有变量

          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

          优点:能够提高效率,表达简单、清晰

          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、什么时候使用友元函数:

          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

    3、怎么使用友元函数:

    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:

           1、  要访问非static成员时,需要对象做参数;--常用(友元函数常含有参数)

           2、  要访问static成员或全局变量时,则不需要对象做参数

           3、  如果做参数的对象是全局对象,则不需要对象做参数

    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。 

    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

    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:

    1、普通函数友元函数:

           a) 目的:使普通函数能够访问类的友元

           b) 语法:声明位置:公有私有均可,常写为公有

                            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(不需要加friend或类的作用域运算符::

                            调用:类似普通函数,直接调用

    class INTEGER
    {  
    private:
        int num;
    public:
        friend void Print(const INTEGER& obj);//声明友元函数
    };
    void Print(const INTEGER& obj)//不使用friend和类::
    {
        //函数体
    }
    void main()
    {
        INTEGER obj;
        Print(obj);//直接调用
    }

     

    2、类Y的所有成员函数都为类X友元函数—友元类—友元类A中的所有成员函数都能够访问将A声明为友元的私有成员

          a)目的: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

                            具体来说:

                                    前提:A是B的友元(=》A中成员函数可以访问B中有所有成员,包括私有成员和公有成员)

          b)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---此时声明的是类,而不是对象哈

    class girl;
    
    class boy
    {  
    private:
        char *name;  
        int age;  
    public:  
        boy();
        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<<"boy's name is:"<<name<<",age:"<<age<<endl;//正常情况,boy的成员函数disp中直接访问boy的私有变量
        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
        //正常情况下,只允许在girl的成员函数中访问girl的私有变量
    }
    
    class girl
    {  
    privatechar *name;  
        int age;  
        friend boy;   //声明类boy是类girl的友元  
    public:  
        girl();   
    };  
    void main()  
    {   
        boy b;  
        girl g;  
        b.disp(g);  //b调用自己的成员函数,但是以g为参数,友元机制体现在函数disp中
    }

    3、类Y的一个成员函数为类X的友元函数

          a)目的:使类Y的一个成员函数成为类X的友元

                 具体而言:而在类Y的这个成员函数中,借助参数X,可以直接访问X中的私有变量

          b)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

    class girl; 
    class boy
    {  
    private:
        char *name;  
        int age;  
    public:  
        boy();
        void disp(girl &);     
    };   
     
    class girl
    {
    private:
        char *name;  
        int age;  
    public:  
        girl(char *N,int A);  
        friend void boy::disp(girl &); //声明类boy的成员函数disp()为类girl的友元函数  
    };  
     
    void boy::disp(girl &x)  
    {   
        cout<<"boy's name is:"<<name<<",age:"<<age<<endl;  //访问自己(boy)的对象成员,直接访问自己的私有变量  
        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
        //正常情况下,只允许在girl的成员函数中访问girl的私有变量  
    }  
    void main()  
    {   
        boy b();  
        girl g();  
        b.disp(g);  }

    4、在模板类中使用友元operator<<(对<<运算符的重载)

        a)使用方法:

    在模板类中声明:

    friend ostream& operator<< <>(ostream& cout,const MGraph<VexType,ArcType>& G);

    在模板类中定义:

    template<class VexType,class ArcType>
    ostream& operator<<(ostream& cout,const MGraph<VexType,ArcType>& G)
    {
     //函数定义
    }

    b)注意:

    把函数声明非模板函数:

    friend ostream& operator<< (ostream& cout,const MGraph& G);

    把函数声明为模板函数:

    friend ostream& operator<< <>(ostream& cout,const MGraph<VexType,ArcType>& G);

    说明:
     在函数声明中加入operator<< <>:是将operator<<函数定义为函数模板,将函数模板申明为类模板的友员时,是一对一绑定的
     实际的声明函数:这里模板参数可以省略,但是尖括号不可以省略

     

    friend ostream& operator<< <VexType,ArcType>(ostream& cout,const MGraph<VexType,ArcType>& G);

     5、友元函数和类的成员函数的区别:成员函数有this指针,而友元函数没有this指针。

    6、记忆:A是B的友元《=》A是B的朋友《=》借助B的对象,在A中可以直接 通过B.成员变量(可以是公有,也可以为私有变量) 的方式访问B 

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