c++—封装：运算符重载、友元

1. 友元

（1）友元函数

①是一种允许非类成员函数访问类的私有成员的一种机制；可以把一个函数指定为类的友元，也可以把整个类指定为另一个类的友元；

②友元函数在类作用域外定义，但需要在类体中进行声明（friend），声明的位置不限，放在公有、私有、保护部分都一样；

③主要作用：提高了程序的运行效率，减少了类型和安全性检查及调用的时间开销；

#include <iostream>

using namespace std;

class Test
{
public:
    Test() = default;
    Test(int num):m_num(num){}
    ~Test() = default;

    friend void print(const Test &t);

private:
    int m_num;
};

void print( const Test &t )
{
    cout<<t.m_num<<endl;

}

int main(int argc, char **argv)
{
    Test t1(7);
    print(t1);

    return 0;
}

（2）友元类

①需要前置声明：只是单纯的声明有这个类，但是不知道这个类的具体构造；

②友元关系是单向的，友元关系不能被传递，不能被继承；

（3）友元成员函数

①需要在类前面前置声明友元类，成员函数才可以访问友元类的成员；

②不能互为成员函数；

#include<iostream>
using namespace std;
 
class Date;//对Date类的提前"友元类"引用声明
class Time
{
public:
    Time(int, int, int);  //声明构造函数
    void display(Date &);
private:
    int hour;
    int sec;
    int minute;
};
 
class Date
{
public:
    Date(int, int, int);  //声明构造函数
    friend void Time::display(Date &);
private:
    int mouth;
    int day;
    int year;
};
 
void Time::display(Date &d)//display的作用是输出年月日，时分秒
{
    cout << d.year<< "/" << d.mouth << "/" << d.day<<" ";
    cout << Time::hour << ":" << minute << ":" << sec << endl;
}
 
Date::Date(int m, int d, int y)
{
    mouth = m;
    day = d;
    year = y;
}

Time::Time(int h, int m, int s)
{
    hour = h;
    minute = m;
    sec = s;
}
 
int main(void)
{
    Time t1(10, 13, 56);
    Date d1(4, 15, 2019);
    t1.display(d1);
    return 0;
}

2. 运算符重载

（1）运算符重载本质上是函数重载，不仅是语法上的方便，也是另一种函数调用的方式；

（2）重载的两个部分：①成员函数重载；②友元函数重载；

（3）语法

//成员函数重载
//成员函数原型的格式：
函数类型 operator 运算符（参数表）
//成员函数定义的格式：
函数类型 类名::operator 运算符（参数表）
{
    函数体；
}

//友元函数重载
//友元函数原型的格式：
friend 函数原型 operator 运算符（参数表）；
//友元函数定义的格式：
friend 函数类型 类名::operator运算符（参数表）
{
    函数体；
}

（4）运算符重载规则

①运算符重载不允许发明新的运算符；

②不能改变运算符操作对象的个数；

③运算符被重载后，其优先级和结合性不会改变；

④不能重载的运算符

运算符	符号
作用域解析运算符	::
条件运算符	?:
直接成员访问运算符	.
类成员指针引用的运算符	.*
sizeof运算符	sizeof

⑤选择成员函数重载方式还是友元函数重载方式？

一般情况下，单目运算符做好重载为类的成员函数，双目运算符最好重载为类的友元函数；

但这些双目运算符不能重载为类的友元函数：=、()、[ ]、->。

类型转换运算符只能以成员函数方式重载；

流运算符只能以友元的方式重载（因为重载成员函数重载方式，左侧运算量就是对象本身，但是<<和>>的左侧运算符是cin 或 cout而不是对象本身，所以不能够使用成员函数重载方式，只能申明为友元函数）；

//重载<<输出流运算符示例
friend ostream & operator<<(ostream &out, const String &str); //友元函数声明
ostream & operator<<(ostream &os, const String & str)  //友元函数定义
{
    out<<str.str_;
    return out;
}

⑥类型转换运算符重载：必须是成员函数、不能是友元函数；不能指定返回返回类型，因为已经指定了；

//operator int()
Integer::operator int()  //注意重载这里没有返回值
{
    return n_;
}

c++—封装：运算符重载、友元

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