剖析C++編程中friend關(guān)鍵字所修飾的友元函數(shù)和友元類
在某些情況下,為不是類成員的函數(shù)或單獨(dú)類中的所有函數(shù)授予成員級(jí)別的訪問(wèn)權(quán)會(huì)更方便。僅類實(shí)現(xiàn)器可以聲明其友元。函數(shù)或類不能將其自身聲明為任何類的友元。在類聲明中,使用 friend 關(guān)鍵字和非成員函數(shù)名稱或其他類,以允許其訪問(wèn)你的類的專用和受保護(hù)成員。
語(yǔ)法
friend class-name; friend function-declarator;
友元聲明
如果聲明以前未聲明的友元函數(shù),則該函數(shù)將被導(dǎo)出到封閉非類范圍。
友元聲明中聲明的函數(shù)被視為已使用 extern 關(guān)鍵字聲明。(有關(guān) extern 的詳細(xì)信息,請(qǐng)參閱靜態(tài)存儲(chǔ)類說(shuō)明符。)
盡管具有全局范圍的函數(shù)可以在其原型之前聲明為友元函數(shù),但是成員函數(shù)在它們的完整類聲明出現(xiàn)前不能聲明為友元函數(shù)。以下代碼演示此失敗的原因:
class ForwardDeclared; // Class name is known.
class HasFriends
{
friend int ForwardDeclared::IsAFriend(); // C2039 error expected
};
前面的示例將類名 ForwardDeclared 輸入到范圍中,但是完整的聲明(具體而言,聲明函數(shù) IsAFriend 的部分)是未知的。因此,friend 類中的 HasFriends 聲明會(huì)生成一個(gè)錯(cuò)誤。
若要聲明兩個(gè)互為友元的類,則必須將整個(gè)第二個(gè)類指定為第一個(gè)類的友元。此限制的原因是該編譯器僅在聲明第二個(gè)類的位置有足夠的信息來(lái)聲明各個(gè)友元函數(shù)。
注意
盡管整個(gè)第二個(gè)類必須是第一個(gè)類的友元,但是可以選擇將第一個(gè)類中的哪些函數(shù)作為第二個(gè)類的友元。
友元函數(shù)
friend 函數(shù)是一個(gè)不為類成員的函數(shù),但它可以訪問(wèn)類的私有和受保護(hù)的成員。友元函數(shù)不被視為類成員;它們是獲得了特殊訪問(wèn)權(quán)限的普通外部函數(shù)。友元不在類的范圍內(nèi),除非它們是另一個(gè)類的成員,否則不會(huì)使用成員選擇運(yùn)算符(. 和 –>)調(diào)用它們。 friend 函數(shù)由授予訪問(wèn)權(quán)限的類聲明??蓪?friend 聲明放置在類聲明中的任何位置。它不受訪問(wèn)控制關(guān)鍵字的影響。
以下示例顯示 Point 類和友元函數(shù) ChangePrivate。 friend 函數(shù)可以訪問(wèn)其接受為參數(shù)的 Point 對(duì)象的私有數(shù)據(jù)成員。
// friend_functions.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
class Point
{
friend void ChangePrivate( Point & );
public:
Point( void ) : m_i(0) {}
void PrintPrivate( void ){cout << m_i << endl; }
private:
int m_i;
};
void ChangePrivate ( Point &i ) { i.m_i++; }
int main()
{
Point sPoint;
sPoint.PrintPrivate();
ChangePrivate(sPoint);
sPoint.PrintPrivate();
// Output: 0
1
}
類成員函數(shù)可以聲明為其他類中的友元。請(qǐng)看下面的示例:
// classes_as_friends1.cpp
// compile with: /c
class B;
class A {
public:
int Func1( B& b );
private:
int Func2( B& b );
};
class B {
private:
int _b;
// A::Func1 is a friend function to class B
// so A::Func1 has access to all members of B
friend int A::Func1( B& );
};
int A::Func1( B& b ) { return b._b; } // OK
int A::Func2( B& b ) { return b._b; } // C2248
在前面的示例中,僅為函數(shù) A::Func1( B& ) 授予對(duì)類 B 的友元訪問(wèn)權(quán)限。因此,訪問(wèn)私有成員 _b 在類 Func1 的 A 中是正確的,但在 Func2 中是不正確的。
friend 類是其所有成員函數(shù)都是類的友元函數(shù)的類,即,其成員函數(shù)具有對(duì)類的私有成員和受保護(hù)成員訪問(wèn)權(quán)限。假定類 friend 中的 B 聲明是:
friend class A;
在這種情況下,將為類 A 中所有成員函數(shù)授予對(duì)類 B 的友元訪問(wèn)權(quán)限。以下代碼是友元類的示例:
// classes_as_friends2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
class YourClass {
friend class YourOtherClass; // Declare a friend class
public:
YourClass() : topSecret(0){}
void printMember() { cout << topSecret << endl; }
private:
int topSecret;
};
class YourOtherClass {
public:
void change( YourClass& yc, int x ){yc.topSecret = x;}
};
int main() {
YourClass yc1;
YourOtherClass yoc1;
yc1.printMember();
yoc1.change( yc1, 5 );
yc1.printMember();
}
友元關(guān)系不是相互的,除非如此顯式指定。在上面的示例中,YourClass 的成員函數(shù)無(wú)法訪問(wèn) YourOtherClass 的私有成員。
托管類型不能具有任何友元函數(shù)、友元類或友元接口。
友元關(guān)系不能繼承,這意味著從 YourOtherClass 派生的類不能訪問(wèn) YourClass 的私有成員。友元關(guān)系不可傳遞,因此 YourOtherClass 的友元類無(wú)法訪問(wèn) YourClass 的私有成員。
下圖顯示了 4 個(gè)類聲明:Base、Derived、aFriend 和 anotherFriend。只有類 aFriend 具有對(duì) Base 的私有成員(以及對(duì) Base 可能已繼承的所有成員)的直接訪問(wèn)權(quán)限。
內(nèi)聯(lián)友元定義
可以在類聲明中定義友元函數(shù)。這些函數(shù)是內(nèi)聯(lián)函數(shù),類似于成員內(nèi)聯(lián)函數(shù),其行為就像它們?cè)谒蓄惓蓡T顯示后但在類范圍關(guān)閉前(類聲明的結(jié)尾)被定義時(shí)的行為一樣。
類聲明中定義的友元函數(shù)不被認(rèn)為在封閉類的范圍內(nèi);它們?cè)谖募秶鷥?nèi)。
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欄 目:C語(yǔ)言
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本文標(biāo)題:剖析C++編程中friend關(guān)鍵字所修飾的友元函數(shù)和友元類
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