本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。
友元
友元分为：友元函数和友元类。
- 优点：友元提供了一种突破封装的方式，一定场景下提供了便利。
- 缺点：但是友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜多用。
友元函数
请思考一个问题：
我们尝试去重载operator<<，但最后发现并没有办法将operator<<重载成成员函数。
class Date {
public:
Date(int year, int month, int day)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
ostream& operator<<(ostream& _cout) {
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return _cout;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main(){
Date d(2017, 12, 24);
d << cout; //报错
return 0;
}
复制代码因为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。
为了将cout放在前面作为第一个操作数，那我们是否可以我们选择将operator<<不设置为成员函数，而重载成全局函数？ 但是这样的话，又会导致类外没办法访问成员，十分麻烦。
那么此时这个场景就需要友元来解决。（operator>>同理）
- 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); //声明友元函数
friend istream& operator>>(istream& _cin, const Date& d);
public:
Date(int year, int month, int day)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 重载operator<<
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d){
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return _cout;
}
// 重载operator>>
istream& operator>>(istream& _cin, const Date& d){
_cin >> d._year;
_cin >> d._month;
_cin >> d._day;
return _cin;
}
int main(){
Date d(2017, 12, 24);
cin >> d;
cout << d << endl;
return 0;
}
复制代码说明：
- 友元函数可访问类的私有成员，但它不是类的成员函数。
- 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和原理相同。
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。
-
友元关系是单向的，不具有交换性。
比如下面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。 （你是我的朋友/友元，如果你想要我可以给展示我的一片赤诚。但你可能不认为我是你的朋友，我也无法窥探你的内心）
- 友元关系不能传递
如果B是A的友元，C是B的友元，但不能说明C时A的友元！
代码演示：
class Date; // 前置声明
class Time{
friend class Date; // 声明日期类为时间类的友元类
//则在日期类中就直接访问 Time 类中的私有成员变量
public:
Time(int hour, int minute, int second)
: _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){
_t._hour = hour; // 直接访问时间类私有的成员变量
_t._minute = minute;
_t._second = second;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
Time _t;
};
复制代码内部类
如果一个类定义在另一个类的内部，这个内部类就叫做内部类。
注意此时这个内部类是：
- 一个独立的类，它不属于外部类。
- 更不能通过外部类的对象去调用内部类。
- 外部类对内部类没有任何优越的访问权限。
注意：内部类是外部类的友元类。
结合友元类的定义：内部类可以通过外部类的对象参数来访问外部类中的所有成员。但是外部类不是内部类的友元。
【内部类的特性】：
- 内部类可以定义在外部类的
public、protected、private任意位置。 - 注意内部类可以直接访问外部类中的
static、枚举成员，不需要外部类的对象 / 类名。 sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系。
class A{
private:
static int k;
int h;
public:
class B{
public:
void foo(const A& a){
cout << k << endl; //合法
cout << a.h << endl; //合法
}
};
};
int A::k = 1;
int main(){
A::B b;
b.foo(A()); //A类的匿名对象
return 0;
}
复制代码