今天我們來介紹下一個新概念：友元。那麼什麼是友元呢？友元是 C++ 中的一種關係，它發生在函數與類之間或者類與類之間。友元關係是單向的，不能傳遞。
下來我們來介紹下友元的用法：a> 在類中以 friend 關鍵字聲明友元；b> 類的友元可以是其他類或者具體函數；c> 友元不是類的一部分，友元不受類中訪問級別的限制；d> 友元可以直接訪問具體類的所有成員。在類中用 friend 關鍵字對函數或者類進行聲明。
下面我們以代碼爲例進行分析
#include <stdio.h>
#include <math.h>
class Pointer
{
private:
double x;
double y;
public:
Pointer(double x, double y)
{
this->x = x;
this->y = y;
}
double getX()
{
return x;
}
double getY()
{
return y;
}
};
double func(Pointer& p1, Pointer& p2)
{
double ret = 0;
ret = (p2.getY() - p1.getY()) * (p2.getY() - p1.getY()) +
(p2.getX() - p1.getX()) * (p2.getX() - p1.getX());
ret = sqrt(ret);
return ret;
}
int main()
{
Pointer p1(1, 2);
Pointer p2(10, 20);
printf("p1(%f, %f)\n", p1.getX(), p1.getY());
printf("p2(%f, %f)\n", p2.getX(), p2.getY());
printf("|(p1, p2)| = %f\n", func(p1, p2));
return 0;
}我們實現的是求兩點之間的距離，我們編譯下看看結果
我們在 func 函數中想要調用 p1 和 p2 的 x 和 y。但是間接調用了 8 次函數，相當於增加了開銷，C++ 是要兼容 C 語言的高效的。我們試着直接將第 33 行改爲這樣呢：ret = (p2.y - p1.y) * (p2.y - p1.y) + (p2.x - p1.x) * (p2.x - p1.x)；編譯結果如下
我們看到直接報錯，說是 x 和 y 是私有的。這時友元便閃亮登場了。我們在第 25 行加上一句：friend double func(Pointer& p1, Pointer& p2)；再次編譯
我們可以看到編譯通過並且完美運行，那我們試試在第一個打印語句中直接調用 p1.x，看看可以不
只能在友元聲明範圍內才能訪問所有的成員及函數。在 main 函數中訪問相當於是在外部進行訪問，所以肯定會報錯。友元是爲了兼顧 C 語言的高效而誕生的，但是友元直接破壞了面向對象的封裝性。友元在實際產品中的高效是得不償失的，因此友元在現代軟件工程中已經被逐漸被遺棄。
我們在這講的友元是不具備傳遞性的，類的友元可以是其他類的成員函數；也可以是某個完整的類，即它的所有成員函數都是友元。如下圖所示
我們再次以代碼爲例進行分析，用代碼來描述出上面的關係，做個實驗來加強印象
#include <stdio.h>
class ClassC
{
const char* n;
public:
ClassC(const char* n)
{
this->n = n;
}
friend class ClassB;
};
class ClassB
{
const char* n;
public:
ClassB(const char* n)
{
this->n = n;
}
void getClassCName(ClassC& c)
{
printf("c.n = %s\n", c.n);
}
friend class ClassA;
};
class ClassA
{
const char* n;
public:
ClassA(const char* n)
{
this->n = n;
}
void getClassBName(ClassB& b)
{
printf("b.n = %s\n", b.n);
}
};
int main()
{
ClassA a("a");
ClassB b("b");
ClassC c("c");
a.getClassBName(b);
b.getClassCName(c);
return 0;
}我們在類 A 中直接獲取類 B 的名字，同理，在類 B 中直接獲取類 C 的名字。我們看看編譯結果
結果是沒錯的，那麼 A 是 B 的友元，B 又是 C 的友元，可不可以等價於 A 是 C 的友元呢，我們試試在類 A 中直接獲取類 C 的名字
我們看到編譯器直接報錯了。也就是說，友元並不具備傳遞的功能。通過對友元的學習，總結如下：1、友元是爲了兼顧 C 語言的高效而誕生的，但是它直接破壞了面向對象的封裝性；2、友元關係不具備傳遞性；3、類的友元可以是其他類的成員函數，也可以是某個完整的類。
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