C++中友元的實例詳解
盡管友元被授予從外部訪問類的私有部分的權限，但他們并不與面向對象的編程思想相悖；相反他提高了公共接口的靈活性。
一、友元類
友元聲明可以位于公有、私有活保護部分、其所在位置無關緊要
我直接貼出一個摘自< c++ primer plus >的例子來演示 c++ 友元類
其中 Remote 為 Tv的友元類。
Tv.h
#ifndef TV_H_#define TV_H_/*一個類 電視 */class Tv{public: friend class Remote; //Remote類可以訪問Tv Privite 的私有部分 enum { off,on //開關 }; enum { MinVal,MaxVal=20 //音量 }; enum { Antena,Cable //使用的天線、還是電纜 }; enum { TV ,DVD //工作模式 }; Tv(int s = off, int mc = 125) :state(s), volume(5), maxchannel(mc), channel(5), mode(Cable), input(TV) {} void onoff() { state = (state == on) ? off : on; } bool ison()const { return state == on; } bool volup(); //增大聲音 bool voldown(); //減小聲音 void chanup(); //頻道 + void chandown();//頻道 - void set_mode() { mode = (mode == Antena) ? Cable : Antena; } void set_input() { input = (input == TV) ? DVD : TV; } void settings()const; //顯示所有設置private: int state; // 開或者 關 int volume; // 音量 int maxchannel; //最大 int channel; //當前頻道 int mode; // 廣播還是 電纜 int input; //Tv 或者 DVD};/*Remote 的定義 （遙控器） */class Remote {private : int mode; // 控制 TV 或 DVDpublic: Remote(int m = Tv::TV) :mode(m) {} bool volup(Tv & t) { return t.volup(); } bool voldown(Tv & t) { return t.voldown(); } void onoff(Tv & t) { return t.onoff(); } void chanup(Tv & t) { return t.chanup(); } void chandown(Tv & t) { return t.chandown(); } void set_chan(Tv &t, int c) { t.channel = c; } //訪問了Tv的私有成員 void set_mode(Tv &t) { t.set_mode(); } void set_input(Tv &t) { t.set_input(); }};#endif // TV_H_Tv.cpp
#include "stdafx.h"#include "Tv.h"#include <iostream>bool Tv::volup() { if (volume < MaxVal) { volume++; return true; } else { return false; }}bool Tv::voldown() { if (volume > MinVal) { volume--; return true; } else { return false; }}void Tv::chanup() { if (channel < maxchannel) channel++; else channel = 1;}void Tv::chandown() { if (channel > 1) channel--; else channel = maxchannel;}void Tv::settings() const { using std::cout; using std::endl; cout << "TV is " << (state == off ? "off" : "on") << endl; if (state == on) { cout << "Volume setting =" << volume << endl; cout << "Channel setting = " << channel << endl; cout << "Mode = " << (mode == Antena ? "antenna" : "cable") << endl; cout << "Input = " << (input == TV ? "TV" : "DVD") << endl; }}測試代碼:
#include "stdafx.h"#include "tv.h"#include <iostream>int main(){ using std::cout; Tv s42; cout << "Initial settings for 42 /" Tv: /n"; s42.settings(); s42.onoff(); s42.chanup(); cout << " /n Adjusted settings for 42 /" Tv: /n"; s42.chanup(); cout << "/n Adjusted settings for 42 /" Tv: /n"; s42.settings(); Remote grey; grey.set_chan(s42, 10); grey.volup(s42); grey.volup(s42); cout << " /n s42 /" settings after using remote: /n"; s42.settings(); Tv s58(Tv::on); s58.set_mode(); grey.set_chan(s58, 58); cout << " /n s58 /" setting: /n"; s58.settings(); system("pause"); return 0;}運行結果:
Initial settings for 42 " Tv:TV is off Adjusted settings for 42 " Tv: Adjusted settings for 42 " Tv:TV is onVolume setting =5Channel setting = 7Mode = cableInput = TV s42 " settings after using remote:TV is onVolume setting =7Channel setting = 10Mode = cableInput = TV s58 " setting:TV is onVolume setting =5Channel setting = 58Mode = antennaInput = TV請按任意鍵繼續. . .
上述代碼中將Remote類設置成為了Tv類的友元類，但事實上我們看到：唯一訪問Tv的成員的方法是void set_chan(Tv &t, int c) { t.channel = c; } ，因此它是唯一需要友元的方法。因此不必讓整個類成為友元，這就引出了我們下面要講的的友元成員函數。
二、友元成員函數
我們要再Tv中將Remote::set_chan()設置成友元：
clas Tv{ friend void Remote::set_chan(Tv & t,int c ) ;}然而要使編譯器能夠處理這條語句，它必須知道Remote的定義。否則，它無法知道Remote是一個類。而 set_chan是這個類的方法。這意味著應將Remote的定義放到Tv的定義前面。Remote的方法提到了Tv對象，而意味著Tv定義應當位于Remote定義之前，避開這種循環依賴的方法是，使用前向聲明。
所以應該這樣:
class Tv ; //前向聲明class Remote{...}class Tv {...}這里還有一個麻煩就是：
Remote 包含了內聯代碼例如：void onoff(Tv &t) {t.onoff();};
由于這將調用Tv的一個方法，所以編譯器此時已經看到了Tv類的聲明，這樣才能知道Tv有哪些方法，但正如看到的，該聲明位于Remote聲明的后面。這種問題的解決方法是：使用Remote聲明中只包含方法聲明，并將實際的定義放到Tv類之后。 所以最終應該這樣:
class Tv; //前向聲明class Remote {...} //如要用到Tv 只能是方法聲明class Tv{...}//接著寫Remote的定義這里通過方法定義中使用 inline關鍵字，仍然可以使方法稱為內聯方法
所以程序最終將tv.h改為：
#ifndef TV_H_#define TV_H_class Tv; //前向聲明class Remote {public: enum { off, on //開關 }; enum { MinVal, MaxVal = 20 //音量 }; enum { Antena, Cable //使用的天線、還是電纜 }; enum { TV, DVD //工作模式 };private: int mode; // 控制 TV 或 DVDpublic: Remote(int m = TV) :mode(m) {} //用到了Tv 只能是聲明 bool volup(Tv & t); bool voldown(Tv & t); void onoff(Tv & t); void chanup(Tv & t); void chandown(Tv & t); void set_chan(Tv &t, int c); void set_mode(Tv &t); void set_input(Tv &t);};class Tv{public: friend void Remote::set_chan(Tv & t,int c); //友元成員函數 enum { off, on //開關 }; enum { MinVal, MaxVal = 20 //音量 }; enum { Antena, Cable //使用的天線、還是電纜 }; enum { TV, DVD //工作模式 }; Tv(int s = off, int mc = 125) :state(s), volume(5), maxchannel(mc), channel(5), mode(Cable), input(TV) {} void onoff() { state = (state == on) ? off : on; } bool ison()const { return state == on; } bool volup(); //增大聲音 bool voldown(); //減小聲音 void chanup(); //頻道 + void chandown();//頻道 - void set_mode() { mode = (mode == Antena) ? Cable : Antena; } void set_input() { input = (input == TV) ? DVD : TV; } void settings()const; //顯示所有設置private: int state; // 開或者 關 int volume; // 音量 int maxchannel; //最大 int channel; //當前頻道 int mode; // 廣播還是 電纜 int input; //Tv 或者 DVD};inline bool Remote::volup(Tv & t) { return t.volup(); }inline bool Remote::voldown(Tv & t) { return t.voldown(); }inline void Remote::onoff(Tv & t) { return t.onoff(); }inline void Remote::chanup(Tv & t) { return t.chanup(); }inline void Remote::chandown(Tv & t) { return t.chandown(); }inline void Remote::set_chan(Tv &t, int c) { t.channel = c; }inline void Remote::set_mode(Tv &t) { return t.set_mode(); }inline void Remote::set_input(Tv &t) { return t.set_input(); }#endif // TV_H_測試結果不變。
*另外：也可一個將內聯函數放在tv.cpp中，但必須去掉inline關鍵字，這樣函數的連接性將成為外部的。
三、其他友元關系
1、上面的代碼表示的是Remote是Tv的友元。但我們有時也會用到2個類互相友元。即Remote是Tv的友元，同時 Tv又是Remote的友元
他們定義與下面類似:
class Remoteclass Tv{friend clas Remotepublic: void buzz(Remote & r) ; ...}class Remote{friend class Tv;public: void Bool volup(Tv & t){t.volup();} ...}inline void Tv::buzz(Remote & r){...}由于Remote的聲明位于Tv聲明的后面，所以可以在類的定義Remote::volup(),但Tv::buzz()方法必須在Tv聲明的外部定義，使其位于Remote聲明的外面。如果不希望buzz()是內聯的，則應在一個單獨的方法定義文件中定義它。
2、共同的友元。
需要使用友元的另一種情況是，函數需要訪問兩個類的私有數據。它可以是一個類的友元，同時是另一個類的友元。示例如下：
class Analyzer;class Probe{ friend void sync (Analyzer & a,const Probe & p) ; friend void sync (Probe & p,const Analyzer & a); ...};class Analyzer{ friend void sync (Analyzer & a,const Probe & p) ; friend void sync (Probe & p,const Analyzer & a);}inline void sync (Analyzer & a,const Probe & p){ ...}inline void sync (Probe & p,const Analyzer & a){ ...}如有疑問請留言或者到本站社區交流討論，感謝閱讀，希望能幫助到大家，謝謝大家對本站的支持！
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