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剖析C++編程中friend關鍵字所修飾的友元函數和友元類

來源:本站原創(chuàng)|時間:2020-01-10|欄目:C語言|點擊: 次

在某些情況下,為不是類成員的函數或單獨類中的所有函數授予成員級別的訪問權會更方便。僅類實現器可以聲明其友元。函數或類不能將其自身聲明為任何類的友元。在類聲明中,使用 friend 關鍵字和非成員函數名稱或其他類,以允許其訪問你的類的專用和受保護成員。
語法

  friend class-name;
friend function-declarator;

友元聲明
如果聲明以前未聲明的友元函數,則該函數將被導出到封閉非類范圍。
友元聲明中聲明的函數被視為已使用 extern 關鍵字聲明。(有關 extern 的詳細信息,請參閱靜態(tài)存儲類說明符。)
盡管具有全局范圍的函數可以在其原型之前聲明為友元函數,但是成員函數在它們的完整類聲明出現前不能聲明為友元函數。以下代碼演示此失敗的原因:

class ForwardDeclared; // Class name is known.
class HasFriends
{
 friend int ForwardDeclared::IsAFriend(); // C2039 error expected
};

前面的示例將類名 ForwardDeclared 輸入到范圍中,但是完整的聲明(具體而言,聲明函數 IsAFriend 的部分)是未知的。因此,friend 類中的 HasFriends 聲明會生成一個錯誤。
若要聲明兩個互為友元的類,則必須將整個第二個類指定為第一個類的友元。此限制的原因是該編譯器僅在聲明第二個類的位置有足夠的信息來聲明各個友元函數。
注意
盡管整個第二個類必須是第一個類的友元,但是可以選擇將第一個類中的哪些函數作為第二個類的友元。
友元函數
friend 函數是一個不為類成員的函數,但它可以訪問類的私有和受保護的成員。友元函數不被視為類成員;它們是獲得了特殊訪問權限的普通外部函數。友元不在類的范圍內,除非它們是另一個類的成員,否則不會使用成員選擇運算符(. 和 –>)調用它們。 friend 函數由授予訪問權限的類聲明??蓪?friend 聲明放置在類聲明中的任何位置。它不受訪問控制關鍵字的影響。
以下示例顯示 Point 類和友元函數 ChangePrivate。 friend 函數可以訪問其接受為參數的 Point 對象的私有數據成員。

// friend_functions.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>

using namespace std;
class Point
{
 friend void ChangePrivate( Point & );
public:
 Point( void ) : m_i(0) {}
 void PrintPrivate( void ){cout << m_i << endl; }

private:
 int m_i;
};

void ChangePrivate ( Point &i ) { i.m_i++; }

int main()
{
 Point sPoint;
 sPoint.PrintPrivate();
 ChangePrivate(sPoint);
 sPoint.PrintPrivate();
// Output: 0
   1
}
作為友元的類成員
類成員函數可以聲明為其他類中的友元。請看下面的示例:
// classes_as_friends1.cpp
// compile with: /c
class B;
class A {
public:
 int Func1( B& b );
private:
 int Func2( B& b );
};
class B {
private:
 int _b;
 // A::Func1 is a friend function to class B
 // so A::Func1 has access to all members of B
 friend int A::Func1( B& );
};
int A::Func1( B& b ) { return b._b; } // OK
int A::Func2( B& b ) { return b._b; } // C2248

在前面的示例中,僅為函數 A::Func1( B& ) 授予對類 B 的友元訪問權限。因此,訪問私有成員 _b 在類 Func1 的 A 中是正確的,但在 Func2 中是不正確的。
friend 類是其所有成員函數都是類的友元函數的類,即,其成員函數具有對類的私有成員和受保護成員訪問權限。假定類 friend 中的 B 聲明是:

friend class A;

在這種情況下,將為類 A 中所有成員函數授予對類 B 的友元訪問權限。以下代碼是友元類的示例:

// classes_as_friends2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>

using namespace std;
class YourClass {
friend class YourOtherClass; // Declare a friend class
public:
 YourClass() : topSecret(0){}
 void printMember() { cout << topSecret << endl; }
private:
 int topSecret;
};

class YourOtherClass {
public:
 void change( YourClass& yc, int x ){yc.topSecret = x;}
};

int main() {
 YourClass yc1;
 YourOtherClass yoc1;
 yc1.printMember();
 yoc1.change( yc1, 5 );
 yc1.printMember();
}

友元關系不是相互的,除非如此顯式指定。在上面的示例中,YourClass 的成員函數無法訪問 YourOtherClass 的私有成員。
托管類型不能具有任何友元函數、友元類或友元接口。
友元關系不能繼承,這意味著從 YourOtherClass 派生的類不能訪問 YourClass 的私有成員。友元關系不可傳遞,因此 YourOtherClass 的友元類無法訪問 YourClass 的私有成員。
下圖顯示了 4 個類聲明:Base、Derived、aFriend 和 anotherFriend。只有類 aFriend 具有對 Base 的私有成員(以及對 Base 可能已繼承的所有成員)的直接訪問權限。

內聯友元定義
可以在類聲明中定義友元函數。這些函數是內聯函數,類似于成員內聯函數,其行為就像它們在所有類成員顯示后但在類范圍關閉前(類聲明的結尾)被定義時的行為一樣。
類聲明中定義的友元函數不被認為在封閉類的范圍內;它們在文件范圍內。

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