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友元函数
友元函数的目的
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该类的私有变量,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
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:
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
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)
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:
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 { private: char *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:
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);
或:
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
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