C++中友元

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問題提出：

　　我們已知道類具備封裝和資訊隱 藏的特性。只有類的成員函數才能訪問類的私人成員，程式中的其他函數是無法訪問私人成員的。非成員函數能夠訪問類中的公有成員，但是假如將資料成員都定義 為公有的，這又破壞了隱藏的特性。另外，應該看到在某些情況下，特別是在對某些成員函數多次調用時，由於參數傳遞，類型檢查和安全性檢查等都需要時間開 銷，而影響程式的運行效率。

　　為瞭解決上述問題，提出一種使用友元的方案。友元是一種定義在類外部的普通函數，但他需要在類體內進行說 明，為了和該類的成員函數加以區別，在說明時前面加以關鍵字friend。友元不是成員函數，但是他能夠訪問類中的私人成員。友元的作用在於提高程式的運 行效率，但是，他破壞了類的封裝性和隱藏性，使得非成員函數能夠訪問類的私人成員。

　　友元能夠是個函數，該函數被稱為友元函數；友元也能夠是個類，該類被稱為友元類。

友元函數：

　　友元函數的特點是能夠訪問類中的私人成員的非成員函數。友元函數從文法上看，他和普通函數相同，即在定義上和調用上和普通函數相同。下面舉一例子說明友元函數的應用。

 1 #include <iostream> 2 #include <cmath> 3 using namespace std; 4 class Point 5 { 6 public: 7 　　　Point(double xx, double yy) { x=xx; y=yy; } 8 　　　friend double Distance(Point &a, Point &b); 9 private:10 　　　　double x, y;11 };12 13 double Distance(Point &a, Point &b)14 {15 　　double dx = a.x - b.x;16 　　double dy = a.y - b.y;17 　　return sqrt(dx*dx+dy*dy);18 }19 20 int main()21 {22 　　Point p1(3.0, 4.0), p2(6.0, 8.0);23 　　double d = Distance(p1, p2);24 　　cout<<"Distance is"<< endl;25     return 0;26 }

 　說明：在該程式中的Point類中說明了一個友元函數Distance()，他在說明時前邊加friend關鍵字，標識他不是成員函數，而是友元函數。 他的定義方法和普通函數定義相同，而不同於成員函數的定義，因為他無需指出所屬的類。但是，他能夠引用類中的私人成員，函數體中 a.x，b.x，a.y，b.y都是類的私人成員，他們是通過對象引用的。在調用友元函數時，也是同普通函數的調用相同，不要像成員函數那樣調用。

友元類：

      友元除了前面講過的函數以外，友元還能夠是類，即一個類能夠作另一個類的友元。當一個類作為另一個類的友元時，這就意味著這個類的任何成員函數都是另一個類的友元函數。

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友元函數 ： 
      友元函數是可以直接存取類的私人成員的非成員函數。它是定義在類外的普通函數，它不屬於任何類，但需要在類的定義中加以聲明，聲明時只需在友元的名稱前加上關鍵字friend，其格式如下：
      friend  類型 函數名(形式參數);

      友元函數的聲明可以放在類的私人部分，也可以放在公有部分，它們是沒有區別的，都說明是該類的一個友元函數。
      一個函數可以是多個類的友元函數，只需要在各個類中分別聲明。
      友元函數的調用與一般函數的調用方式和原理一致。

友元類 ： 
      友元類的所有成員函數都是另一個類的友元函數，都可以訪問另一個類中的隱藏資訊（包括私人成員和保護成員）。       
      當希望一個類可以存取另一個類的私人成員時，可以將該類聲明為另一類的友元類。定義友元類的語句格式如下：
      friend class 類名;
      其中：friend和class是關鍵字，類名必須是程式中的一個已定義過的類。

      例如，以下語句說明類B是類A的友元類：
      class A
      {
             …
      public:
             friend class B;
             …
      };
      經過以上說明後，類B的所有成員函數都是類A的友元函數，能存取類A的私人成員和保護成員。

      使用友元類時注意：
            (1) 友元關係不能被繼承。 
            (2) 友元關係是單向的，不具有交換性。若類B是類A的友元，類A不一定是類B的友元，要看在類中是否有相應的聲明。
            (3) 友元關係不具有傳遞性。若類B是類A的友元，類C是B的友元，類C不一定是類A的友元，同樣要看類中是否有相應的申明

注意事項：

1.友元可以訪問類的私人成員。

2.只能出現在類定義內部，友元聲明可以在類中的任何地方，一般放在類定義的開始或結尾。

3.友元可以是普通的非成員函數，或前面定義的其他類的成員函數，或整個類。

4.類必須將重載函數集中每一個希望設為友元的函數都聲明為友元。

5.友元關係不能繼承，基類的友元對衍生類別的成員沒有特殊的存取權限。如果基類被授予友元關係，則只有基類具有特殊的存取權限。該基類的衍生類別不能訪問授予友元關係的類。

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