c++中的友元详解

比眉伴天荒 2022-07-16 10:41 211阅读 0赞

**一、前言：**  
有时候，普通函数需要直接访问一个类的私有或者保护成员。如果没有友元机制的话，那么只有把这些成员的权限设置为公共的，从而，任何函数都可以无拘束的访问它了。为了同时可以保护类的私有成员，又可以实现数据共享，所以就可以使用友元机制了。

**二、友元通常使用场景**

*  运算符重载某些地方，使用友元（后面博客会讲这方面的内容）
 *  两个类数据共享的时候，使用友元

**三、友元的使用**  
注意事项：

*  如果访问类的非静态成员时，需要友元提供一个对象作为参数，才可以访问
 *  如果访问类的静态成员时，不需要参数
 *  **普通友元函数**  
    目的：使用普通函数，就可以访问类的私有成员。  
    例子：

#include<iostream>
    #include<string>
    using namespace std;
    
    class Student
    {
    private:
        string name;
        int age;
        static int num;
    public:
        Student(string s, int a)
        {
            name = s;
            age = a;
        }
        friend void print_no_static(const Student &);     //通过友元函数，打印出所有的非静态成员
        friend void print_static();                      //通过友元函数，打印出所有的静态成员
    
    };
    int Student::num = 10;
    void print_no_static(const Student & s)
    {
        cout << "非静态成员:" << endl;
        cout << "name: " << s.name << endl;
        cout << "age: " << s.age << endl;
    }
    void print_static()
    {
        cout << "静态成员:" << endl;
        cout << "num= " << Student::num << endl;
    }
    
    void main()
    {
        Student s("Ouyang", 21);
        print_no_static(s);
        print_static();
        system("pause");
    
    }

输出结果：  
![这里写图片描述][20161015153549438]

作为普通函数，其实现是在类的外部，调用则是直接按照正常的函数调用。

*  **类成员中的一个成员函数，作为另外一个类的友元函数**  
    目的：该函数需要访问另外一个类的私有或者保护成员，比对其进行一些操作。现实生活中的一个例子就是：老师类需要对学生的成绩进行修改。  
    例子：

#include<iostream>
    #include<string>
    using namespace std;
    class Student;
    class Teacher
    {
    public :
        void change_student_grade(Student & s);     //定义一个成员函数
    };
    class Student
    {
    private:
        int grade;
        string name;
    public:
        Student(string s, int g)
        {
            grade = g;
            name = s;
        }
        friend void Teacher::change_student_grade(Student & s);     //声明该成员函数为Student的友元函数
        void print()
        {
            cout << "name= " << name << endl;
            cout << "grade=  " << grade << endl;
        }
    };
    void Teacher::change_student_grade(Student & s)                 //实现该友元函数
    {
        s.grade = 95;
    }
    
    int main()
    {
        Student s("Ouyang", 100);
        Teacher t;
        cout << "修改前：" << endl;
        s.print();
        t.change_student_grade(s);
        cout << "修改后：" << endl;
        s.print();
        system("pause");
        return 0;
    }

输出结果：  
![这里写图片描述][20161015155041847]  
一个类的成员函数作为另外一个类的成员函数时，函数的声明在类内，实现还是在类外。

*  **友元类**  
    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。

例子：

#include<iostream>
    #include<string>
    using namespace std;
    
    
    class Student;
    class Teacher
    {
    public :
        void print(Student & s);
    };
    class Student
    {
    private:
        int age;
        string name;
        friend Teacher;                //声明Teacher为Student的友元类
    public :
        Student(string s, int a)
        {
            name = s;
            age = a;
        }
    };
    void Teacher::print(Student & s)
    {
        cout << "name: " << s.name << endl;
        cout << "age: " << s.age << endl;
    }
    
    int main()
    {
        Student s("Ouyang", 21);
        Teacher t;
        t.print(s);
        system("pause");
        return 0;
    }

输出结果：  
![这里写图片描述][20161015160335445]

**四、友元函数和类成员函数的区别**

1.  成员函数有this指针，而友元函数没有this指针。
2.  友元函数是不能被继承的，就像父亲的朋友未必是儿子的朋友。

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