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C++_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(不加不用friend和类::

                        调用:类似普通函数,直接调用

       c) 代码:        

  1. class INTEGER  
  2. {    
  3. private:  
  4.     int num;  
  5. public:  
  6.     friend void Print(const INTEGER& obj);//声明友元函数  
  7. };  
  8. void Print(const INTEGER& obj)//不使用friend和类::  
  9. {  
  10.     //函数体  
  11. }  
  12. void main()  
  13. {  
  14.     INTEGER obj;  
  15.     Print(obj);//直接调用  
  16. }  

2、类Y的所有成员函数都为类X友元函数—友元类

      a)目的:使用单个声明使Y类的所有函数成为类X的友元

                        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--老忘)

                                    则:在A中,借助类B,可以直接使用~B . 私有变量~的形式访问私有变量

      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---不是对象啊

                        调用:

      c)代码:

  1. class girl;  
  2.   
  3. class boy  
  4. {    
  5. private:  
  6.     char *name;    
  7.     int age;    
  8. public:    
  9.     boy();  
  10.     void disp(girl &);     
  11. };    
  12.   
  13. 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   
  14. {   
  15.     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  
  16.     cout<<"girl's name is:"<<x.name<<",age:"<<x.age<<endl;   
  17.     //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  
  18.     //正常情况下,只允许在girl的成员函数中访问girl的私有变量  
  19. }  
  20.   
  21. class girl  
  22. {    
  23. private:  
  24.     char *name;    
  25.     int age;    
  26.     friend boy;   //声明类boy是类girl的友元    
  27. public:    
  28.     girl();     
  29. };    
  30. void main()    
  31. {     
  32.     boy b;    
  33.     girl g;    
  34.     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  
  35. }  

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,可以直接以X。私有变量的形式访问私有变量

      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

      c)代码: 

  1. class girl;   
  2. class boy  
  3. {    
  4. private:  
  5.     char *name;    
  6.     int age;    
  7. public:    
  8.     boy();  
  9.     void disp(girl &);       
  10. };     
  11.    
  12. class girl  
  13. {  
  14. private:  
  15.     char *name;    
  16.     int age;    
  17. public:    
  18.     girl(char *N,int A);    
  19.     friend void boy::disp(girl &); //声明类boy的成员函数disp()为类girl的友元函数    
  20. };    
  21.    
  22. void boy::disp(girl &x)    
  23. {     
  24.     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    
  25.     cout<<"girl's name is:"<<x.name<<",age:"<<x.age<<endl;    
  26.     //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  
  27.     //正常情况下,只允许在girl的成员函数中访问girl的私有变量    
  28. }    
  29. void main()    
  30. {     
  31.     boy b();    
  32.     girl g();    
  33.     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:

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

在模板类中定义:

  1. template<class VexType,class ArcType>  
  2. ostream& operator<<(ostream& cout,const MGraph<VexType,ArcType>& G)  
  3. {  
  4.     //函数定义  
  5. }  

    b)注意:

把函数声明非模板函数:

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

把函数声明为模板函数:

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

或:

  1. friend ostream& operator<< <VexType,ArcType>(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

  1. 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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