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C++友元函数

 梁唐 人气:0

 文章转自公众号:Coder梁(ID:Coder_LT)

我们知道C++控制对象的私有部分的访问,只能通过公共的接口。这样的设计当然没错,但有的时候也会显得过于严格,产生一些问题。

因此C++提供了另外一种形式的访问权限,叫做友元(friend)。

友元有三种,分别是友元函数、友元类和友元成员函数。

通过让函数成为类的友元,可以赋予该函数与类成员函数一样的访问权限,也就是说我们可以在友元函数当中访问类的私有成员变量。

在介绍友元函数的使用之前,我们需要先了解为什么需要友元函数。C++ Primer中给了一个非常不错的例子,在之前运算符重载的例子当中,我们实现了一个类Time。用来记录时间,假设我们需要重载它的*运算符,能够允许一个时间对象和一个浮点数相乘。

很明显,我们只需要重载运算符*即可:

Time Time::operator*(const double x) {
    // todo
}

我们在使用的时候大概是这样:

Time a, b;
a = b * 32.5;

但是这里有一个小问题,我们写成a = b * 32.5;可以,但如果反过来写成32.5 * b就不行了。因为对于b * 32.5来说本质上是b调用了operator*函数,等价于a = b.opeartor*(32.5);。但后者就不行了,要怎么解决呢,只能另外实现一个函数来解决了,这个函数有两个input,分别是doubleTime类型,返回一个Time类型。

Time operator*(double m, const Time &t);

但这又有了新的问题,由于这不是一个成员函数,不能直接访问类的私有数据。为了破例让它能够访问,我们需要将它设置成友元。

创建友元的方法很简单,我们只需要在函数签名之前加上关键字friend

friend Time operator*(double m, const Time &t);

它有两个含义:

由于友元函数不是成员函数,所有我们在实现的时候不需要使用Time::限定符,也不用在实现当中加上关键字friend

函数的实现如下:

Time operator*(double m, const Time &t) {
    Time result;
    long totalminutes = t.hours * m * 60 + t.minutes * m;
    result.hours = totalminutes / 60;
    result.minutes = totalminutes % 60;
    return result;
}

我们在函数当中直接访问了hoursminutes成员变量,因此函数必须是友元函数。

当然我们可以把函数稍微变换一下,就可以不必是友元函数了:

Time operator*(double m, const Time &t) {
    return t * m; //  调用了t.operator*(m)
}

在这个函数当中,我们没有显式地访问私有变量,因此可以不必是友元。

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