- 友元可以访问与其有好友关系的类中的私有成员。友元包括友元函数和友元类。在C++中,这种关系以关键字friend声明。
- 如果在本类以外的其他地方定义了一个函数(这个函数可以是不属于任何类的非成员函数,也可以是其他类的成员函数),在类体中用friend对其进行声明,此函数就称为本类的友元函数。友元函数可以访问这个类中的私有成员。
将普通函数声明为友元函数
例:
程序分析:
- display是一个在类外定义的且未用类Time作限定的函数,它是非成员函数,不属于任何类。它的作用是输出时间(时、分、秒)。如果在Time类的定义体中未声明display函数为friend函数,它是不能引用Time中的私有成员hour,minute,sec。
- 由于声明了display是Time类的friend函数,所以display函数可以引用Time中的私有成员hour,minute,sec。但注意在引用这些私有数据成员时,必须加上对象名。因为display函数不是Time类的成员函数,不能默认引用Time类的数据成员,必须指定要访问的对象。
友元成员函数
- 友元函数可以是另一个类的成员函数,称为友元成员函数。
例:
运行结果:
将上述程序中的display函数不放在Time类中,而作为类外的普通函数,然后分别在Time和Data类中将display声明为友元函数。在主函数中调用display函数,display函数分别引用Time和Data两个类的对象的私有数据,输出年、月、日和时、分、秒
- 不仅可以将一个函数声明为一个类的"朋友",而且可以将一个类(例如B类)声明为另一个类(例如A类)的"朋友"。这时B类就是A类的友元类。友元类B中的所有函数都是A类的友元函数,可以访问A类中的所有成员。
- 声明友元类的一般形式为:
将上例中的Time类声明为Data类的友元类,通过Time类中的display函数引用Data类对象的私有数据,输出年、月、日和时、分、秒
- 由于Time类是Data类的友元类,因此Time类中的成员函数都是Data类的友元函数,它既可以引用Time类对象的数据成员,又可以引用Data类对象的数据成员。在引用本类(Time类)的数据成员时,不必在数据成员前面加对象名,而在引用Data类的数据成员时必须在数据成员名前加上对象名
关于友元,有两点需要说明:
- 友元的关系是单向的而不是双向的。如果声明了B类是A类的友元类,不等于A类是B类的友元类,A类中的成员函数不能访问B类中的私有数据
- 友元的关系不能传递,如果B类是A类的友元类,C类是B类的友元类,不等于C类是A类的友元类
友元利弊的分析:面向对象程序设计的一个基本原则是封装性和信息隐蔽,而友元函数却可以访问其他类的私有成员,不能不说这是对封装原则的一个小的破坏。但是它能有助于数据共享,能提高程序的效率,在使用友元时,要注意到它的副作用,不要过多地使用友元,只有在使用它能使程序精炼,较大地提高程序效率时才用友元。也就是说,要在数据共享与信息屏蔽之间选择一个恰当的平衡点。
- 函数模板:对于功能相同而数据类型不同的一些函数,不必一一定义各个函数,可以定义一个可对任何类型变量进行操作的函数模板,在调用函数时,系统会根据实参的类型,取代函数模板中的类型参数,得到具体的函数。
- 对于两个或多个类,其功能是相同的,仅仅是数据类型不同,C++在发展的过程中增加了模板(template)的功能,提供了解决这类问题的途径。
例:对两个整数作比较与对两个浮点数作比较需要声明不同类型的类
可以声明一个通用的类模板,它可以有一个或多个虚拟的类型参数,对以上两个类可以综合写出以下的类模板:
- 声明类模板:
- 由于类模板包含类型参数,因此又称为参数化的类。如果说类是对象的抽象,对象是类的实例,则类模板是类的抽象,类是类模板的实例。
- 类模板使用方法:
例:
运行结果
- 如果类模板中的成员函数所在类模板外定义的,应当写成类模板的形式:
可以这样声明和使用类模板:
- 先写出一个实际的类。由于其语义明确,含义,一般不会出错。
- 将此类中准备改变的类型名(如int要改变为float或char)改用一个自己指定的虚拟类型名(如上例中的numtype)。
- 在类声明前面加入一行,格式为:
- 用类模板定义对象时用以下形式:
- 如果在类模板外定义成员函数,应写成类模板形式:
声明:
- 类模板的类型参数可以有一个或多个,每个类型前面都必须加class,如