友元的定义
C++ 中的友元(friend)是一种允许非成员函数或类访问另一个类的私有或保护成员的机制。友元可以是一个普通的非成员函数、另一个类或整个类的所有成员函数。
什么情况下需要友元
现在尝试去重载operator<<,然后发现没办法将operator<<重载成成员函数。因为cout的输出流对
象和隐含的this指针在抢占第一个参数的位置。this指针默认是第一个参数也就是左操作数了。但是实际使用
中cout需要是第一个形参对象,才能正常使用。所以要将operator<<重载成全局函数。但又会导致类外没办
法访问成员,此时就需要友元来解决。operator>>同理。
友元的分类
友元类
友元类的所有成员函数都可以是另一个类的友元函数,都可以访问另一个类中的非公有成员 。
class Time
{
friend class Date;
public:
Time(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0)
: _hour(hour)
, _minute(minute)
, _second(second)
{}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
void SetTimeOfDate(int hour, int minute, int second)
{
// 直接访问时间类私有的成员变量
_t._hour = hour;
_t._minute = minute;
_t._second = second;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
Time _t;
};
友元类的特性:
- 友元关系是单向的,不具有交换性。
- 比如上述Time类和Date类,在Time类中声明Date类为其友元类,那么可以在Date类中直接访问Time,类的私有成员变量,但想在Time类中访问Date类中私有的成员变量则不行。
- 友元关系不能传递
- 如果B是A的友元,C是B的友元,则不能说明C时A的友元。
- 友元关系不能继承。
友元函数
友元函数可以直接访问类的私有成员,它是定义在类外部的普通函数,不属于任何类,但需要在类的内部声
明,声明时需要加friend关键字。
class Date
{
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return _cout;
}
istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
{
_cin >> d._year;
_cin >> d._month;
_cin >> d._day;
return _cin;
}
int main()
{
Date d;
cin >> d;
cout << d << endl;
return 0;
}
友元函数的特性:
- 友元函数可访问类的私有和保护成员,但不是类的成员函数
- 友元函数不能用const修饰
- 友元函数可以在类定义的任何地方声明,不受类访问限定符限制
- 一个函数可以是多个类的友元函数
- 友元函数的调用与普通函数的调用原理相同
注意事项
友元关系的使用应该谨慎,因为它破坏了类的封装性原则。友元关系应该只在必要时使用,以避免不必要的耦合和安全问题。