C++中的friend友元函數(shù)詳細(xì)解析

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

友元函數(shù)是可以直接訪問類的私有成員的非成員函數(shù)。它是定義在類外的普通函數(shù)，它不屬于任何類，但需要在類的定義中加以聲明，聲明時只需在友元的名稱前加上關(guān)鍵字friend。

我們已知道類具有封裝和信息隱藏的特性。只有類的成員函數(shù)才能訪問類的私有成員，程序中的其他函數(shù)是無法訪問私有成員的。非成員函數(shù)可以訪問類中的公有成員，但是如果將數(shù)據(jù)成員都定義為公有的，這又破壞了隱藏的特性。另外，應(yīng)該看到在某些情況下，特別是在對某些成員函數(shù)多次調(diào)用時，由于參數(shù)傳遞，類型檢查和安全性檢查等都需要時間開銷，而影響程序的運(yùn)行效率。

為了解決上述問題，提出一種使用友元的方案。友元是一種定義在類外部的普通函數(shù)，但它需要在類體內(nèi)進(jìn)行說明，為了與該類的成員函數(shù)加以區(qū)別，在說明時前面加以關(guān)鍵字friend。友元不是成員函數(shù)，但是它可以訪問類中的私有成員。友元的作用在于提高程序的運(yùn)行效率（即減少了類型檢查和安全性檢查等都需要的時間開銷），但是，它破壞了類的封裝性和隱藏性，使得非成員函數(shù)可以訪問類的私有成員。

友元可以是一個函數(shù)，該函數(shù)被稱為友元函數(shù)；友元也可以是一個類，該類被稱為友元類。

友元函數(shù)的特點(diǎn)是能夠訪問類中的私有成員的非成員函數(shù)。友元函數(shù)從語法上看，它與普通函數(shù)一樣，即在定義上和調(diào)用上與普通函數(shù)一樣。

復(fù)制代碼代碼如下:

#include "cmath"
#include "iostream"
using namespace std;
class Point
{
public:
      Point(double xx,double yy)
      {
          x=xx;
          y=yy;
      }
      void GetXY();
      friend double Distance(Point &a,Point &b);
protected:
private:
      double x,y;
};
void Point::GetXY()
{
     //cout<<"("<<this->x<<","<<this->y<<")"<<endl;
     cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;
}
double Distance(Point &a,Point &b)
{
     double length;
     length=sqrt((a.x-b.x)*(a.x-b.x)+(a.y-b.y)*(a.y-b.y));     //它可以引用類中的私有成員
     return length;
}
int main(void)
{
     Point p1(3.0,4.0),p2(6.0,8.0);
     p1.GetXY();    //成員函數(shù)的調(diào)用方法，通過使用對象來調(diào)用
     p2.GetXY();
     double d = Distance(p1,p2);     //友元函數(shù)的調(diào)用方法，同普通函數(shù)的調(diào)用一樣，不要像成員函數(shù)那樣調(diào)用
     cout<<d<<endl;
     system("pause");
     return 0;
}

說明：在該程序中的Point類中說明了一個友元函數(shù)Distance()，它在說明時前邊加friend關(guān)鍵字，標(biāo)識它不是成員函數(shù)，而是友元函數(shù)。它的定義方法與普通函數(shù)定義一樣，而不同于成員函數(shù)的定義，因為它不需要指出所屬的類。但是，它可以引用類中的私有成員，函數(shù)體中的a.x，b.x，a.y，b.y都是類的私有成員，它們是通過對象引用的。在調(diào)用友元函數(shù)時，也是同普通函數(shù)的調(diào)用一樣，不要像成員函數(shù)那樣調(diào)用。本例中，p1.Getxy()和p2.Getxy()這是成員函數(shù)的調(diào)用，要用對象來表示。而Distance(p1, p2)是友元函數(shù)的調(diào)用，它直接調(diào)用，不需要對象表示，它的參數(shù)是對象。(該程序的功能是已知兩點(diǎn)坐標(biāo)，求出兩點(diǎn)的距離。)

下面對上面的代碼進(jìn)行輸入、輸出流的重載：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <cmath>
#include <iostream>
using namespace std;
class Point
{
public:
      Point(double xx,double yy)
      {
           x=xx;
           y=yy;
      }
      void GetXY();
      friend double Distance(Point &a,Point &b);
     friend ostream &operator <<(ostream &a,Point &b);
protected:
private:
      double x,y;
};
// friend ostream& operator<<(ostream& o,A& another);
ostream &operator <<(ostream &out,Point &b)   //在類中聲明的時候，可以是ostream &a，函數(shù)定義的時候也可以是ostream &out
{
     out<<"("<<b.x<<","<<b.y<<")"<<endl;
     return out;
}
void Point::GetXY()
{
     //cout<<"("<<this->x<<","<<this->y<<")"<<endl;
     //cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;
     cout<<*this;
}
double Distance(Point &a,Point &b)
{
     double length;
     length=sqrt((a.x-b.x)*(a.x-b.x)+(a.y-b.y)*(a.y-b.y));
     return length;
}
int main(void)
{
     Point p1(3.0,4.0),p2(6.0,8.0);
     p1.GetXY();
     p2.GetXY();
     double d = Distance(p1,p2);
     cout<<d<<endl;
     system("pause");
     return 0;

}

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