C++中友元的實例詳解
更新時間：2017年09月09日 09:48:49 投稿：lqh
這篇文章主要介紹了C++中友元的實例詳解的相關(guān)資料,希望通過本文大家能掌握友元的使用方法，需要的朋友可以參考下
C++中友元的實例詳解
盡管友元被授予從外部訪問類的私有部分的權(quán)限，但他們并不與面向?qū)ο蟮木幊趟枷胂嚆?；相反他提高了公共接口的靈活性。
一、友元類
友元聲明可以位于公有、私有活保護部分、其所在位置無關(guān)緊要
我直接貼出一個摘自< c++ primer plus >的例子來演示 c++ 友元類
其中 Remote 為 Tv的友元類。
Tv.h
#ifndef TV_H_
#define TV_H_
/*一個類 電視 */
class Tv
{
public:
friend class Remote; //Remote類可以訪問Tv Privite 的私有部分
enum {
off,on //開關(guān)
};
enum
{
MinVal,MaxVal=20 //音量
};
enum {
Antena,Cable //使用的天線、還是電纜
};
enum
{
TV ,DVD //工作模式
};
Tv(int s = off, int mc = 125) :state(s), volume(5), maxchannel(mc),
channel(5), mode(Cable), input(TV) {}
void onoff() { state = (state == on) ? off : on; }
bool ison()const { return state == on; }
bool volup(); //增大聲音
bool voldown(); //減小聲音
void chanup(); //頻道 +
void chandown();//頻道 -
void set_mode() { mode = (mode == Antena) ? Cable : Antena; }
void set_input() { input = (input == TV) ? DVD : TV; }
void settings()const; //顯示所有設(shè)置
private:
int state; // 開或者 關(guān)
int volume; // 音量
int maxchannel; //最大
int channel; //當前頻道
int mode; // 廣播還是 電纜
int input; //Tv 或者 DVD
};
/*Remote 的定義 （遙控器） */
class Remote {
private :
int mode; // 控制 TV 或 DVD
public:
Remote(int m = Tv::TV) :mode(m) {}
bool volup(Tv & t) { return t.volup(); }
bool voldown(Tv & t) { return t.voldown(); }
void onoff(Tv & t) { return t.onoff(); }
void chanup(Tv & t) { return t.chanup(); }
void chandown(Tv & t) { return t.chandown(); }
void set_chan(Tv &t, int c) { t.channel = c; } //訪問了Tv的私有成員
void set_mode(Tv &t) { t.set_mode(); }
void set_input(Tv &t) { t.set_input(); }
};
#endif // TV_H_
Tv.cpp
#include "stdafx.h"
#include "Tv.h"
#include <iostream>
bool Tv::volup() {
if (volume < MaxVal) {
volume++;
return true;
}
else {
return false;
}
}
bool Tv::voldown() {
if (volume > MinVal) {
volume--;
return true;
}
else {
return false;
}
}
void Tv::chanup() {
if (channel < maxchannel) channel++;
else channel = 1;
}
void Tv::chandown() {
if (channel > 1) channel--;
else channel = maxchannel;
}
void Tv::settings() const {
using std::cout;
using std::endl;
cout << "TV is " << (state == off ? "off" : "on") << endl;
if (state == on) {
cout << "Volume setting =" << volume << endl;
cout << "Channel setting = " << channel << endl;
cout << "Mode = " << (mode == Antena ? "antenna" : "cable") << endl;
cout << "Input = " << (input == TV ? "TV" : "DVD") << endl;
}
}
測試代碼:
#include "stdafx.h"
#include "tv.h"
#include <iostream>
int main()
{
using std::cout;
Tv s42;
cout << "Initial settings for 42 \" Tv: \n";
s42.settings();
s42.onoff();
s42.chanup();
cout << " \n Adjusted settings for 42 \" Tv: \n";
s42.chanup();
cout << "\n Adjusted settings for 42 \" Tv: \n";
s42.settings();
Remote grey;
grey.set_chan(s42, 10);
grey.volup(s42);
grey.volup(s42);
cout << " \n s42 \" settings after using remote: \n";
s42.settings();
Tv s58(Tv::on);
s58.set_mode();
grey.set_chan(s58, 58);
cout << " \n s58 \" setting: \n";
s58.settings();
system("pause");
return 0;
}
運行結(jié)果:
Initial settings for 42 " Tv: TV is off Adjusted settings for 42 " Tv: Adjusted settings for 42 " Tv: TV is on Volume setting =5 Channel setting = 7 Mode = cable Input = TV s42 " settings after using remote: TV is on Volume setting =7 Channel setting = 10 Mode = cable Input = TV s58 " setting: TV is on Volume setting =5 Channel setting = 58 Mode = antenna Input = TV 請按任意鍵繼續(xù). . .
上述代碼中將Remote類設(shè)置成為了Tv類的友元類，但事實上我們看到：唯一訪問Tv的成員的方法是void set_chan(Tv &t, int c) { t.channel = c; } ，因此它是唯一需要友元的方法。因此不必讓整個類成為友元，這就引出了我們下面要講的的友元成員函數(shù)。
二、友元成員函數(shù)
我們要再Tv中將Remote::set_chan()設(shè)置成友元：
clas Tv
{
friend void Remote::set_chan(Tv & t,int c ) ;
}
然而要使編譯器能夠處理這條語句，它必須知道Remote的定義。否則，它無法知道Remote是一個類。而 set_chan是這個類的方法。這意味著應(yīng)將Remote的定義放到Tv的定義前面。Remote的方法提到了Tv對象，而意味著Tv定義應(yīng)當位于Remote定義之前，避開這種循環(huán)依賴的方法是，使用前向聲明。
所以應(yīng)該這樣:
class Tv ; //前向聲明
class Remote{...}
class Tv {...}
這里還有一個麻煩就是：
Remote 包含了內(nèi)聯(lián)代碼例如：void onoff(Tv &t) {t.onoff();};
由于這將調(diào)用Tv的一個方法，所以編譯器此時已經(jīng)看到了Tv類的聲明，這樣才能知道Tv有哪些方法，但正如看到的，該聲明位于Remote聲明的后面。這種問題的解決方法是：使用Remote聲明中只包含方法聲明，并將實際的定義放到Tv類之后。 所以最終應(yīng)該這樣:
class Tv; //前向聲明
class Remote {...} //如要用到Tv 只能是方法聲明
class Tv{...}
//接著寫Remote的定義
這里通過方法定義中使用 inline關(guān)鍵字，仍然可以使方法稱為內(nèi)聯(lián)方法
所以程序最終將tv.h改為：
#ifndef TV_H_
#define TV_H_
class Tv; //前向聲明
class Remote {
public:
enum {
off, on //開關(guān)
};
enum
{
MinVal, MaxVal = 20 //音量
};
enum {
Antena, Cable //使用的天線、還是電纜
};
enum
{
TV, DVD //工作模式
};
private:
int mode; // 控制 TV 或 DVD
public:
Remote(int m = TV) :mode(m) {}
//用到了Tv 只能是聲明
bool volup(Tv & t);
bool voldown(Tv & t);
void onoff(Tv & t);
void chanup(Tv & t);
void chandown(Tv & t);
void set_chan(Tv &t, int c);
void set_mode(Tv &t);
void set_input(Tv &t);
};
class Tv
{
public:
friend void Remote::set_chan(Tv & t,int c); //友元成員函數(shù)
enum {
off, on //開關(guān)
};
enum
{
MinVal, MaxVal = 20 //音量
};
enum {
Antena, Cable //使用的天線、還是電纜
};
enum
{
TV, DVD //工作模式
};
Tv(int s = off, int mc = 125) :state(s), volume(5), maxchannel(mc),
channel(5), mode(Cable), input(TV) {}
void onoff() { state = (state == on) ? off : on; }
bool ison()const { return state == on; }
bool volup(); //增大聲音
bool voldown(); //減小聲音
void chanup(); //頻道 +
void chandown();//頻道 -
void set_mode() { mode = (mode == Antena) ? Cable : Antena; }
void set_input() { input = (input == TV) ? DVD : TV; }
void settings()const; //顯示所有設(shè)置
private:
int state; // 開或者 關(guān)
int volume; // 音量
int maxchannel; //最大
int channel; //當前頻道
int mode; // 廣播還是 電纜
int input; //Tv 或者 DVD
};
inline bool Remote::volup(Tv & t) { return t.volup(); }
inline bool Remote::voldown(Tv & t) { return t.voldown(); }
inline void Remote::onoff(Tv & t) { return t.onoff(); }
inline void Remote::chanup(Tv & t) { return t.chanup(); }
inline void Remote::chandown(Tv & t) { return t.chandown(); }
inline void Remote::set_chan(Tv &t, int c) { t.channel = c; }
inline void Remote::set_mode(Tv &t) { return t.set_mode(); }
inline void Remote::set_input(Tv &t) { return t.set_input(); }
#endif // TV_H_
測試結(jié)果不變。
*另外：也可一個將內(nèi)聯(lián)函數(shù)放在tv.cpp中，但必須去掉inline關(guān)鍵字，這樣函數(shù)的連接性將成為外部的。
三、其他友元關(guān)系
1、上面的代碼表示的是Remote是Tv的友元。但我們有時也會用到2個類互相友元。即Remote是Tv的友元，同時 Tv又是Remote的友元
他們定義與下面類似:
class Remote
class Tv
{
friend clas Remote
public:
void buzz(Remote & r) ;
...
}
class Remote
{
friend class Tv;
public:
void Bool volup(Tv & t){t.volup();}
...
}
inline void Tv::buzz(Remote & r)
{
...
}
由于Remote的聲明位于Tv聲明的后面，所以可以在類的定義Remote::volup(),但Tv::buzz()方法必須在Tv聲明的外部定義，使其位于Remote聲明的外面。如果不希望buzz()是內(nèi)聯(lián)的，則應(yīng)在一個單獨的方法定義文件中定義它。
2、共同的友元。
需要使用友元的另一種情況是，函數(shù)需要訪問兩個類的私有數(shù)據(jù)。它可以是一個類的友元，同時是另一個類的友元。示例如下：
class Analyzer;
class Probe
{
friend void sync (Analyzer & a,const Probe & p) ;
friend void sync (Probe & p,const Analyzer & a);
...
};
class Analyzer
{
friend void sync (Analyzer & a,const Probe & p) ;
friend void sync (Probe & p,const Analyzer & a);
}
inline void sync (Analyzer & a,const Probe & p)
{
...
}
inline void sync (Probe & p,const Analyzer & a)
{
...
}
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