小編給大家分享一下C++友元函數(shù)和友元類是什么,希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲,下面讓我們一起去探討吧!
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在 C++ 中,一個類中可以有 public、protected、private 三種屬性的成員,通過對象可以訪問 public 成員,只有本類中的函數(shù)可以訪問本類的 private 成員。現(xiàn)在,我們來介紹一種例外情況——友元(friend)。借助友元(friend),可以使得其他類中的成員函數(shù)以及全局范圍內(nèi)的函數(shù)訪問當(dāng)前類的 private 成員。
friend 的意思是朋友,或者說是好友,與好友的關(guān)系顯然要比一般人親密一些。我們會對好朋友敞開心扉,傾訴自己的秘密,而對一般人會謹言慎行,潛意識里就自我保護。在 C++ 中,這種友好關(guān)系可以用 friend 關(guān)鍵字指明,中文多譯為“友元”,借助友元可以訪問與其有好友關(guān)系的類中的私有成員。如果你對“友元”這個名詞不習(xí)慣,可以按原文 friend 理解為朋友。
友元函數(shù)
在當(dāng)前類以外定義的、不屬于當(dāng)前類的函數(shù)也可以在類中聲明,但要在前面加 friend 關(guān)鍵字,這樣就構(gòu)成了友元函數(shù)。友元函數(shù)可以是不屬于任何類的非成員函數(shù),也可以是其他類的成員函數(shù)。
友元函數(shù)可以訪問當(dāng)前類中的所有成員,包括 public、protected、private 屬性的。
1) 將非成員函數(shù)聲明為友元函數(shù)。
請大家直接看下面的例子:
#include < iostream> using namespace std; class Student{ public: Student(char *name, int age, float score); public: friend void show(Student *pstu); //將show()聲明為友元函數(shù) 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){ } //非成員函數(shù) void show(Student *pstu){ cout } int main(){ Student stu("小明", 15, 90.6); show(&stu); //調(diào)用友元函數(shù) Student *pstu = new Student("李磊", 16, 80.5); show(pstu); //調(diào)用友元函數(shù) return 0; }
運行結(jié)果:
小明的年齡是 15,成績是 90.6
李磊的年齡是 16,成績是 80.5
show() 是一個全局范圍內(nèi)的非成員函數(shù),它不屬于任何類,它的作用是輸出學(xué)生的信息。m_name、m_age、m_score 是 Student 類的 private 成員,原則上不能通過對象訪問,但在 show() 函數(shù)中又必須使用這些 private 成員,所以將 show() 聲明為 Student 類的友元函數(shù)。讀者可以親自測試一下,將上面程序中的第 8 行刪去,觀察編譯器的報錯信息。
注意,友元函數(shù)不同于類的成員函數(shù),在友元函數(shù)中不能直接訪問類的成員,必須要借助對象。下面的寫法是錯誤的:
void show(){
cout< } 成員函數(shù)在調(diào)用時會隱式地增加 this 指針,指向調(diào)用它的對象,從而使用該對象的成員;而 show() 是非成員函數(shù),沒有 this 指針,編譯器不知道使用哪個對象的成員,要想明確這一點,就必須通過參數(shù)傳遞對象(可以直接傳遞對象,也可以傳遞對象指針或?qū)ο笠?,并在訪問成員時指明對象。 2) 將其他類的成員函數(shù)聲明為友元函數(shù) friend 函數(shù)不僅可以是全局函數(shù)(非成員函數(shù)),還可以是另外一個類的成員函數(shù)。請看下面的例子:
#include < iostream> using namespace std; class Address; //提前聲明Address類 //聲明Student類 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; }; //聲明Address類 class Address{ private: char *m_province; //省份 char *m_city; //城市 char *m_district; //區(qū)(市區(qū)) public: Address(char *province, char *city, char *district); //將Student類中的成員函數(shù)show()聲明為友元函數(shù) friend void Student::show(Address *addr); }; //實現(xiàn)Student類 Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ } void Student::show(Address *addr){ cout< cout<<"家庭住址:" char="" m_province="province;" m_city="city;" m_district="district;" int="" student="" address="" pstu="" paddr="new" -=""> show(paddr); return 0; }
運行結(jié)果:
小明的年齡是 16,成績是 95.5
家庭住址:陜西省西安市雁塔區(qū)
李磊的年齡是 16,成績是 80.5
家庭住址:河北省衡水市桃城區(qū)
本例定義了兩個類 Student 和 Address,程序第 27 行將 Student 類的成員函數(shù) show() 聲明為 Address 類的友元函數(shù),由此,show() 就可以訪問 Address 類的 private 成員變量了。
幾點注意:
① 程序第 4 行對 Address 類進行了提前聲明,是因為在 Address 類定義之前、在 Student 類中使用到了它,如果不提前聲明,編譯器會報錯,提示'Address' has not been declared。類的提前聲明和函數(shù)的提前聲明是一個道理。
② 程序?qū)?Student 類的聲明和實現(xiàn)分開了,而將 Address 類的聲明放在了中間,這是因為編譯器從上到下編譯代碼,show() 函數(shù)體中用到了 Address 的成員 province、city、district,如果提前不知道 Address 的具體聲明內(nèi)容,就不能確定 Address 是否擁有該成員(類的聲明中指明了類有哪些成員)。
這里簡單介紹一下類的提前聲明。一般情況下,類必須在正式聲明之后才能使用;但是某些情況下(如上例所示),只要做好提前聲明,也可以先使用。
但是應(yīng)當(dāng)注意,類的提前聲明的使用范圍是有限的,只有在正式聲明一個類以后才能用它去創(chuàng)建對象。如果在上面程序的第4行之后增加如下所示的一條語句,編譯器就會報錯:
Address addr; //企圖使用不完整的類來創(chuàng)建對象
因為創(chuàng)建對象時要為對象分配內(nèi)存,在正式聲明類之前,編譯器無法確定應(yīng)該為對象分配多大的內(nèi)存。編譯器只有在“見到”類的正式聲明后(其實是見到成員變量),才能確定應(yīng)該為對象預(yù)留多大的內(nèi)存。在對一個類作了提前聲明后,可以用該類的名字去定義指向該類型對象的指針變量(本例就定義了 Address 類的指針變量)或引用變量(后續(xù)會介紹引用),因為指針變量和引用變量本身的大小是固定的,與它所指向的數(shù)據(jù)的大小無關(guān)。
③ 一個函數(shù)可以被多個類聲明為友元函數(shù),這樣就可以訪問多個類中的 private 成員。
友元類
不僅可以將一個函數(shù)聲明為一個類的“朋友”,還可以將整個類聲明為另一個類的“朋友”,這就是友元類。友元類中的所有成員函數(shù)都是另外一個類的友元函數(shù)。
例如將類 B 聲明為類 A 的友元類,那么類 B 中的所有成員函數(shù)都是類 A 的友元函數(shù),可以訪問類 A 的所有成員,包括 public、protected、private 屬性的。
更改上例的代碼,將 Student 類聲明為 Address 類的友元類:
#include < iostream> using namespace std; class Address; //提前聲明Address類 //聲明Student類 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; }; //聲明Address類 class Address{ public: Address(char *province, char *city, char *district); public: //將Student類聲明為Address類的友元類 friend class Student; private: char *m_province; //省份 char *m_city; //城市 char *m_district; //區(qū)(市區(qū)) }; //實現(xiàn)Student類 Student::Student(char *name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ } void Student::show(Address *addr){ cout< cout<<"家庭住址:"<m_province<<"省"<m_city<<"市"<m_district<<"區(qū)"< } //實現(xiàn)Address類 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("陜西", "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; }
第 24 行代碼將 Student 類聲明為 Address 類的友元類,聲明語句為:
friend class Student;
有的編譯器也可以不寫 class 關(guān)鍵字,不過為了增強兼容性還是建議寫上。
關(guān)于友元,有兩點需要說明:
友元的關(guān)系是單向的而不是雙向的。如果聲明了類 B 是類 A 的友元類,不等于類 A 是類 B 的友元類,類 A 中的成員函數(shù)不能訪問類 B 中的 private 成員。
友元的關(guān)系不能傳遞。如果類 B 是類 A 的友元類,類 C 是類 B 的友元類,不等于類 C 是類 A 的友元類。
除非有必要,一般不建議把整個類聲明為友元類,而只將某些成員函數(shù)聲明為友元函數(shù),這樣更安全一些。
看完了這篇文章,相信你對“C++友元函數(shù)和友元類是什么”有了一定的了解,如果想了解更多相關(guān)知識,歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道,感謝各位的閱讀!
名稱欄目:C++友元函數(shù)和友元類是什么
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