一篇文章详细解释C++的友元(friend)
时间：2022-06-01 11:24:54 | 栏目：C代码 | 点击：次
一.友元函数
友元函数可以是普通函数或者类成员函数。
先看普通函数声明为友元函数：
如下所示：
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
class Point
{
//普通函数声明为类的友元函数
friend double TwoPointsDistant(const Point& pnt1, const Point& pnt2);
public:
Point(double x=0, double y=0)
:_x(x), _y(y)
{}
double getPointXAxis() const { return this->_x; }
double getPointYAxis() const { return this->_y; }
private:
double _x;
double _y;
};
//计算两点的距离
double TwoPointsDistant(const Point& pnt1, const Point& pnt2)
{
return sqrt( pow((pnt1._x - pnt2._x), 2) + pow((pnt1._y - pnt2._y), 2) );
}
int main()
{
Point point1(1.1,2.2);
Point point2(3.3, 4.4);
cout << TwoPointsDistant(point1, point2) << endl;
system("pause");
return 0;
}
这里说明一点：TwoPointsDistant()函数必须在Point类的定义下面，至于原因，很简单，你若放在Point上面，Point的数据成员_x和_y都没定义呢，你用个锤子。
再看类成员函数声明为友元函数：
还以上面的类为例，现在加一个_PointMove_类，它有一个成员函数_PointAxisAddOne，_作用是将点的坐标都加１。如下：
class PointMove
{
public:
void PointAxisAddOne(Point& pnt);
};
这里就出现了一个问题：_Point_和_PointMove_哪个放在前面？先给出答案，应该把_PointMove_放在前面，并且是必须的，如下：
class Point;//前向声明Point
class PointMove
{
public:
void PointAxisAddOne(Point& pnt);
};
class Point
{
//普通函数声明为类的友元函数
friend double TwoPointsDistant(const Point& pnt1, const Point& pnt2);
//类成员函数声明为友元
friend void PointMove::PointAxisAddOne(Point& pnt);
/*这里同前*/
};
//类成员函数的定义
void PointMove::PointAxisAddOne(Point& pnt)
{
pnt._x = pnt._x + 1;
pnt._y = pnt._y + 1;
}
这里注意，对于类的成员函数，声明为其他类的友元函数时需要加上类的作用域，即指出该函数属于哪个类。如上面的_PointMove::_。?
同时，需要说明的是，PointAxisAddOne()函数的定义是必须放在Point类定义后面的，这和普通函数的道理是一样的。
最后说明
1.一个函数Func被声明为类A的友元函数，那么是不能直接使用this指针来访问类A的数据成员的（当然，若Func是类B的成员函数，它可以通过this访问类B的数据成员），这和成员函数不同。
2.一个函数Func为什么要声明为某个类A的友元，就是因为函数的参数类型为类A类型，我想访问这个类对象的数据成员，所以被声明为类A的友元函数的参数类型必定为类A，如friend Func(A& obj);
二.友元类
若是将一个类C都声明为另一个类A的友元类，则类C中的成员函数均可访问类A中的私有数据成员。如下：
class Point
{
//友元类
friend class PointInfo;
...
}
class PointInfo
{
public:
//打印点所处象限
void PrintQuadrant(const Point& pnt) const
{
if (pnt._x > 0 && pnt._y > 0)
cout << "点"<<"(" << pnt._x << "," << pnt._y<<")" <<"处于第一象限" << endl;
}
};
当然，你也可以把_PointInfo_写在_Point_前，只是函数_PrintQuadrant()_的定义就不能在类内实现了，只能在_Point_后实现，原因和前面一样，不再赘述。
三.完整示例：
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
class Point;
class PointMove
{
public:
void PointAxisAddOne(Point& pnt);
};
class PointInfo
{
public:
//打印点所处象限
void PrintQuadrant(const Point& pnt) const;
};
class Point
{
friend class PointInfo;
friend double TwoPointsDistant(const Point& pnt1, const Point& pnt2);
friend void PointMove::PointAxisAddOne(Point& pnt);
public:
Point(double x=0, double y=0)
:_x(x), _y(y)
{}
double getPointXAxis() const { return this->_x; }
double getPointYAxis() const { return this->_y; }
void PrintAxis(const Point& pnt) const
{
}
private:
double _x;
double _y;
};
//打印点所处象限
void PointInfo::PrintQuadrant(const Point& pnt) const
{
if (pnt._x > 0 && pnt._y > 0)
cout << "点"<<"(" << pnt._x << "," << pnt._y<<")" <<"处于第一象限" << endl;
}
void PointMove::PointAxisAddOne(Point& pnt)
{
pnt._x = pnt._x + 1;
pnt._y = pnt._y + 1;
}
double TwoPointsDistant(const Point& pnt1, const Point& pnt2)
{
return sqrt( pow((pnt1._x - pnt2._x), 2) + pow((pnt1._y - pnt2._y), 2) );
}
int main()
{
Point point1(1.1,2.2);
Point point2(3.3, 4.4);
cout << TwoPointsDistant(point1, point2) << endl;
PointInfo pf;
pf.PrintQuadrant(point1);
system("pause");
return 0;
}
VS2015打印结果：
四.同一个类(class)的类对象(object)互为友元
还以上面给出的例子为基础，现在在_Point_类加一个成员函数func(const Point& pnt)，它返回点的x轴和y轴的和。如下所示。
class Point
{
/*这里同上*/
double func(const Point& pnt)
{
return pnt._x + pnt._y;
}
private:
double _x;
double _y;
};
现在我生成两个对象，并作如下操作：
Point point1(1.1,2.2); Point point2(3.3, 4.4); cout << point1.func(point2) << endl;
最后的结果是打印出7.7。看到这里不知道你有没有疑问：为什么可以通过point1直接访问point2的私有数据成员，而没有将func()声明为友元函数？侯捷老师是这么解释的：相同class的各个objects之间互为友元。
所以对于一个类A，若有一个成员函数Fun(A& arg)，可以通过arg直接访问A的私有数据成员。