• C++语言基础(15)-友元函数和友元类


    一个类中可以有 public、protected、private 三种属性的成员,通过对象可以访问 public 成员,只有本类中的函数可以访问本类的 private 成员。现在,我们来介绍一种例外情况——友元(friend)。借助友元(friend),可以使得其他类中的成员函数以及全局范围内的函数访问当前类的 private 成员

    一.将全局函数声明为友元函数

    例:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Student{
    public:
        Student(char *name, int age, float score);
    public:
        friend void show(Student *pstu);  //将show()声明为友元函数
    private:
        char *m_name;
        int m_age;
        float m_score;
    };
    
    Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ }
    
    // 全局函数
    void show(Student *pstu){
        cout<<pstu->m_name<<"的年龄是 "<<pstu->m_age<<",成绩是 "<<pstu->m_score<<endl;
    }
    
    int main(){
        Student stu("小明", 15, 90.6);
        show(&stu);  //调用友元函数
        Student *pstu = new Student("李磊", 16, 80.5);
        show(pstu);  //调用友元函数
    
        return 0;
    }

    运行结果:

    小明的年龄是 15,成绩是 90.6
    李磊的年龄是 16,成绩是 80.5

    注意:友元函数不同于类的成员函数,在友元函数中不能直接访问类的成员,必须要借助对象。下面的写法是错误的:

    void show(){
        cout<<m_name<<"的年龄是 "<<m_age<<",成绩是 "<<m_score<<endl;
    }

    二.将其它类的成员函数声明为友元函数

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Address;  //提前声明Address类
    
    //声明Student类
    class Student{
    public:
        Student(char *name, int age, float score);
    public:
        void show(Address *addr);
    private:
        char *m_name;
        int m_age;
        float m_score;
    };
    
    //声明Address类
    class Address{
    private:
        char *m_province;  //省份
        char *m_city;  //城市
        char *m_district;  //区(市区)
    public:
        Address(char *province, char *city, char *district);
        //将Student类中的成员函数show()声明为友元函数
        friend void Student::show(Address *addr);
    };
    
    //实现Student类
    Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ }
    void Student::show(Address *addr){
        cout<<m_name<<"的年龄是 "<<m_age<<",成绩是 "<<m_score<<endl;
        cout<<"家庭住址:"<<addr->m_province<<""<<addr->m_city<<""<<addr->m_district<<""<<endl;
    }
    
    //实现Address类
    Address::Address(char *province, char *city, char *district){
        m_province = province;
        m_city = city;
        m_district = district;
    }
    
    int main(){
        Student stu("小明", 16, 95.5f);
        Address addr("陕西", "西安", "雁塔");
        stu.show(&addr);
       
        Student *pstu = new Student("李磊", 16, 80.5);
        Address *paddr = new Address("河北", "衡水", "桃城");
        pstu -> show(paddr);
    
        return 0;
    }

    运行结果:

    小明的年龄是 16,成绩是 95.5
    家庭住址:陕西省西安市雁塔区
    李磊的年龄是 16,成绩是 80.5
    家庭住址:河北省衡水市桃城区

    注意:

    1.程序刚开始对Address类进行提前声明的意义在于:在Address类定义之前,在Student类中使用了它,如果不提前声明,编译器会报错:'Address' has not been declared'

    2.程序将 Student 类的声明和实现分开了,而将 Address 类的声明放在了中间,这是因为编译器从上到下编译代码,show() 函数体中用到了 Address 的成员 province、city、district,如果提前不知道 Address 的具体声明内容,就不能确定 Address 是否拥有该成员(类的声明中指明了类有哪些成员)。

    3.类的提前声明的使用范围是有限的,只有在正式声明一个类以后才能用它去创建对象。如果在上面程序的第4行之后增加如下所示的一条语句,编译器就会报错:

    Address addr;  //企图使用不完整的类来创建对象

    4. 一个函数可以被多个类声明为友元函数,这样就可以访问多个类中的 private 成员

    三.友元类

    可以将整个类声明为友元类,这样友元类中的所有成员函数都是另一个类的友元函数

    修改上述代码:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Address;  //提前声明Address类
    
    //声明Student类
    class Student{
    public:
        Student(char *name, int age, float score);
    public:
        void show(Address *addr);
    private:
        char *m_name;
        int m_age;
        float m_score;
    };
    
    //声明Address类
    class Address{
    public:
        Address(char *province, char *city, char *district);
    public:
        //将Student类声明为Address类的友元类
        friend class Student;
    private:
        char *m_province;  //省份
        char *m_city;  //城市
        char *m_district;  //区(市区)
    };
    
    //实现Student类
    Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ }
    void Student::show(Address *addr){
        cout<<m_name<<"的年龄是 "<<m_age<<",成绩是 "<<m_score<<endl;
        cout<<"家庭住址:"<<addr->m_province<<""<<addr->m_city<<""<<addr->m_district<<""<<endl;
    }
    
    //实现Address类
    Address::Address(char *province, char *city, char *district){
        m_province = province;
        m_city = city;
        m_district = district;
    }
    
    int main(){
        Student stu("小明", 16, 95.5f);
        Address addr("陕西", "西安", "雁塔");
        stu.show(&addr);
       
        Student *pstu = new Student("李磊", 16, 80.5);
        Address *paddr = new Address("河北", "衡水", "桃城");
        pstu -> show(paddr);
    
        return 0;
    }

    将Student类声明为Address类的友元类的语句为:

    friend class Student;

    有的编译器也可以不写 class 关键字,不过为了增强兼容性还是建议写上。

    注意:

    1.友元的关系是单向的而不是双向的。如果声明了类 B 是类 A 的友元类,不等于类 A 是类 B 的友元类,类 A 中的成员函数不能访问类 B 中的 private 成员。

    2.友元的关系不能传递。如果类 B 是类 A 的友元类,类 C 是类 B 的友元类,不等于类 C 是类 A 的友元类。

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