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友元
鎖定
友元是一種定義在類外部的普通函數或類，但它需要在類體內進行説明，為了與該類的成員函數加以區別，在説明時前面加以關鍵字friend。友元不是成員函數，但是它可以訪問類中的私有成員。
- 中文名
- 友元
- 外文名
- friend
- 目 的
- 提高程序的運行效率
- 性 質
- 定義在類外部的普通函數或類
- 學 科
- 計算機科學、測繪科學
- 缺 點
- 破壞了類的封裝性和隱藏性
友元研究背景
類具有封裝和信息隱藏的特性。只有類的成員函數才能訪問類的私有成員，程序中的其他函數是無法訪問私有成員的。非成員函數可以訪問類中的公有成員，但是如果將數據成員都定義為公有的，這又破壞了隱藏的特性。另外，應該看到在某些情況下，特別是在對某些成員函數多次調用時，由於參數傳遞，類型檢查和安全性檢查等都需要時間開銷，而影響程序的運行效率。
[1]
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或類，但它需要在類體內進行説明，為了與該類的成員函數加以區別，在説明時前面加以關鍵字friend。友元不是成員函數，但是它可以訪問類中的私有成員。友元的作用在於提高程序的運行效率，但是，它破壞了類的封裝性和隱藏性，使得非成員函數可以訪問類的私有成員。不過，類的訪問權限確實在某些應用場合顯得有些呆板，從而容忍了友元這一特別語法現象。
友元友元函數
友元特點
友元函數是能夠訪問類中的私有成員的非成員函數。友元函數從語法上看，它與普通函數一樣，即在定義上和調用上與普通函數一樣。
友元關係不具對稱性。即 A 是 B 的友元，但 B 不一定是 A 的友元。 友元關係不具傳遞性。即 B 是 A 的友元，C 是 B 的友元，但是 C 不一定是 A 的友元。
友元應用實例
下面舉一例子説明友元函數的應用。
#include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
class Point
{
public:
Point(double xx, double yy)
{
x = xx;
y = yy;
};
void Getxy();
friend double Distance(Point &a, Point &b);
private:
double x, y;
};
void Point::Getxy()
{
cout << "(" << x << "," << y << ")" << endl;
}
double Distance(Point &a, Point &b)
{
double dx = a.x - b.x;
double dy = a.y - b.y;
return sqrt(dx*dx + dy*dy);
}
int main(void)
{
Point p1(3.0, 4.0), p2(6.0, 8.0);
p1.Getxy();
p2.Getxy();
double d = Distance(p1, p2);
cout << "Distance is" << d << endl;
return 0;
}
在該程序中的Point類中説明了一個友元函數Distance()，它在説明時前邊加friend關鍵字，標識它不是成員函數，而是友元函數。它的定義方法與普通函數定義一樣，而不同於成員函數的定義，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，函數體中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。在調用友元函數時，也是同普通函數的調用一樣，不要像成員函數那樣調用。本例中，p1.Getxy()和p2.Getxy()這是成員函數的調用，要用對象來表示。而Distance(p1, p2)是友元函數的調用，它直接調用，不需要對象表示，它的參數是對象。(該程序的功能是已知兩點座標，求出兩點的距離。)
[1]
友元友元類
友元定義
友元除了函數以外，還可以是類，即一個類可以作另一個類的友元。當一個類作為另一個類的友元時，這就意味着這個類的所有成員函數都是另一個類的友元函數，都可以訪問另一個類中的隱藏信息（包括私有成員和保護成員）。
定義友元類的語句格式如下：
friend class 類名（即友元類的類名）;
友元注意事項
(1) 友元關係不能被繼承。
(2) 友元關係是單向的，不具有交換性。若類B是類A的友元，類A不一定是類B的友元，要看在類中是否有相應的聲明。
(3) 友元關係不具有傳遞性。若類B是類A的友元，類C是B的友元，類C不一定是類A的友元，同樣要看類中是否有相應的申明。
友元問題
即一個函數作為一個類的函數，同時又是另一個類的友元。
如果我們決定該函數必須作為一個類的成員函數，同時又是另一個類的友元，則成員函數聲明和友元聲明如下：
class Window;
class Screen
{
public: //copy是類Screen的成員
Screen& copy(Window&); //... };
class Window
{
//copy是類Window的一個友元
friend Screen& Screen::copy(Window&); //...
};
只有當一個類的定義已經被定義時，它的成員函數才能被聲明為另一個類的友元。例如Screen 類必須把Window 類的成員函數聲明為友元，而Window類必須把Screen 類的成員函數聲明為友元。在這種情況下可以把整個Window類聲明為Screen 類的友元。
[2]
class Window;
class Screen
{
friend class Window;
//...
};Screen 類的非公有成員可以被Window 的每個成員函數訪問。
Screen 類的非公有成員可以被Window 的每個成員函數訪問。
