C++中友元的详解及其作用介绍

概述

类的友元函数 (friend) 是定义在类外部, 但是有权限访问类的所有私有 (private) 成员和保护 (protected) 成员.

C++中友元的详解及其作用介绍

友元

我们先来复习一下公有成员和私有成员的概念:

公有成员 (public) : 在类外可以访问
私有成员 (private): 只有本类中的函数可以访问

友元 (friend) 可以访问与其有好友关系的类中的私有成员 (有限制的共享).

友元包括友元函数和友元类:

友元函数: 如果在本类以外的其他地方定义的函数, 在类体重用 friend 进行声明. 此函数就称为本类的有元函数, 友元函数可以访问这个类中的私有成员
友元类: 类 A 将另一个类 B 声明为其友元类, 友元类 B 中的所有函数都是 A 类的友元函数, 可以访问 A 类中的所有成员

普通的友元函数

Time 类:

#ifndef PROJECT2_TIME_H
#define PROJECT2_TIME_H

class Time {
private:
  int hour;
  int minute;
  int second;
public:
  Time();
  Time(int, int, int);
  friend void display(Time &);  // display是Time类的friend函数
};

#endif //PROJECT2_TIME_H

Time.cpp:

#include <iostream>
#include "Time.h"
using namespace std;

Time::Time() : hour(0), minute(0), second(0) {}

Time::Time(int h, int m, int s) : hour(h), minute(m), second(s) {}

void display(Time &t) {
	// display不是Time类的成员函数, 但是可以引用Time中的私有成员
  cout << t.hour << ":" << t.minute << ":" << t.second << endl;
}

main:

#include "Time.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {

  Time t1(8, 8, 8);
  display(t1);

  return 0;
}

友元成员函数

Time 类:

#ifndef PROJECT2_TIME_H
#define PROJECT2_TIME_H

class Date;  // 对Date类进行提前引用声明
class Time {
private:
  int hour;
  int minute;
  int second;
public:
  Time();
  Time(int, int, int);
  void display(Date &d);
};

#endif //PROJECT2_TIME_H

Date 类:

#ifndef PROJECT2_DATE_H
#define PROJECT2_DATE_H

#include "Time.h"

class Date {
private:
  int year, month, day;
public:
  Date(int, int, int);
  friend void Time::display(Date &d);
};

#endif //PROJECT2_DATE_H

Time.cpp:

#include <iostream>
#include "Time.h"
#include "Date.h"
using namespace std;

Time::Time() : hour(0), minute(0), second(0) {}

Time::Time(int h, int m, int s) : hour(h), minute(m), second(s) {}

void Time::display(Date &d) {
  cout << d.year << "年" << d.month << "月" << d.day << "日" <<endl;
  cout << hour << ":" << minute << ":" << second << endl;
}

main:

#include "Time.h"
#include "Date.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {

  Time t1(8, 8, 8);
  Date d1(2021, 5, 6);
  t1.display(d1);

  return 0;
}

输出结果:

2021年5月6日
8:8:8

我们可以发现 display 不是 Date 类的成员函数, 但是可以引用 Date 中的私有成员.

友元类

Time 类:

#ifndef PROJECT2_TIME_H
#define PROJECT2_TIME_H

class Date;  // 对Date类进行提前引用声明
class Time {
private:
  int hour;
  int minute;
  int second;
public:
  Time();
  Time(int, int, int);
  void display(Date &d);
};

#endif //PROJECT2_TIME_H

Date 类:

#ifndef PROJECT2_DATE_H
#define PROJECT2_DATE_H

#include "Time.h"

class Date {
private:
  int year, month, day;
public:
  Date(int, int, int);
  friend class Time;  // 友元类
};

#endif //PROJECT2_DATE_H