友元的概念

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类与类之间
• 友元的关系是单项的，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

class Point
{
    double x;
    double y;
    
    friend void func(Point& p);
};

void func(Point& p)
{
}

编程实验： 友元的使用初探

#include <stdio.h>
#include <;math.h>

class Point
{
private:
    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_2(Point& p1, Point& p2);
};

// 发生多次函数调用，稍低效
double func_1(Point& p1, Point& p2)
{
    double ret = 0;
    
    ret = (p2.getY() - p1.getY()) * (p2.getY() - p1.getY()) +
          (p2.getX() - p1.getX()) * (p2.getX() - p1.getX());
          
    ret = sqrt(ret);
    
    return ret;
}

double func_2(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)n", p1.getX(), p1.getY());
    printf("p2(%f, %f)n", p2.getX(), p2.getY());
    printf("func_1 : |(p1, p2)| = %fn", func_1(p1, p2));
    printf("func_2 : |(p1, p2)| = %fn", func_2(p1, p2));

    return 0;
}

输出：
p1(1.000000, 2.000000)
p2(10.000000, 20.000000)
func_1 : |(p1, p2)| = 20.124612
func_2 : |(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得不偿失
• 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

  • 所有的成员函数都是友元

编程实验： 友元的深入分析

#include <stdio.h>
#include <math.h>

class ClassC
{
private:
    const char* n;
public:
    ClassC(const char* n)
    {
        this->n = n;
    }
    
    friend class ClassB;
};

class ClassB
{
private:
    const char* n;
public:
    ClassB(const char* n)
    {
        this->n = n;
    }
    
    void getClassCName(ClassC& c)        // 注意这里！
    {
        printf("c.n = %sn", c.n);
    }
    
    friend class ClassA;
};

class ClassA
{
private:
    const char* n;
public:
    ClassA(const char* n)
    {
        this->n = n;
    }
    
    void getClassBName(ClassB& b)        // 注意这里！
    {
        printf("b.n = %sn", b.n);
    }
};

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

输出：
b.n = B
c.n = C

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特性
• 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

以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！