C++中友元的实例详解

2023-09-25 01:27:05 172

C++中友元的实例详解

尽管友元被授予从外部访问类的私有部分的权限，但他们并不与面向对象的编程思想相悖；相反他提高了公共接口的灵活性。

一、友元类

友元声明可以位于公有、私有活保护部分、其所在位置无关紧要

我直接贴出一个摘自的例子来演示c++友元类

其中Remote为Tv的友元类。

Tv.h

#ifndefTV_H_
#defineTV_H_

/*一个类电视*/
classTv
{
public:
friendclassRemote;//Remote类可以访问TvPrivite的私有部分
enum{
off,on//开关
};
enum
{
MinVal,MaxVal=20//音量
};
enum{
Antena,Cable//使用的天线、还是电缆
};
enum
{
TV,DVD//工作模式
};

Tv(ints=off,intmc=125):state(s),volume(5),maxchannel(mc),
channel(5),mode(Cable),input(TV){}
voidonoff(){state=(state==on)?off:on;}
boolison()const{returnstate==on;}
boolvolup();//增大声音
boolvoldown();//减小声音
voidchanup();//频道+
voidchandown();//频道-
voidset_mode(){mode=(mode==Antena)?Cable:Antena;}
voidset_input(){input=(input==TV)?DVD:TV;}
voidsettings()const;//显示所有设置


private:
intstate;//开或者关
intvolume;//音量
intmaxchannel;//最大
intchannel;//当前频道
intmode;//广播还是电缆
intinput;//Tv或者DVD
};

/*Remote的定义（遥控器）*/
classRemote{
private:
intmode;//控制TV或DVD
public:
Remote(intm=Tv::TV):mode(m){}
boolvolup(Tv&t){returnt.volup();}
boolvoldown(Tv&t){returnt.voldown();}
voidonoff(Tv&t){returnt.onoff();}
voidchanup(Tv&t){returnt.chanup();}
voidchandown(Tv&t){returnt.chandown();}
voidset_chan(Tv&t,intc){t.channel=c;}//访问了Tv的私有成员
voidset_mode(Tv&t){t.set_mode();}
voidset_input(Tv&t){t.set_input();}
};
#endif//TV_H_

Tv.cpp

#include"stdafx.h"
#include"Tv.h"
#include

boolTv::volup(){
if(volumeMinVal){
volume--;
returntrue;
}
else{
returnfalse;
}
}

voidTv::chanup(){
if(channel1)channel--;
elsechannel=maxchannel;
}

voidTv::settings()const{
usingstd::cout;
usingstd::endl;
cout<<"TVis"<<(state==off?"off":"on")<
测试代码:
#include"stdafx.h"
#include"tv.h"
#include

intmain()
{
usingstd::cout;
Tvs42;
cout<<"Initialsettingsfor42\"Tv:\n";
s42.settings();
s42.onoff();
s42.chanup();

cout<<"\nAdjustedsettingsfor42\"Tv:\n";
s42.chanup();
cout<<"\nAdjustedsettingsfor42\"Tv:\n";
s42.settings();

Remotegrey;
grey.set_chan(s42,10);
grey.volup(s42);
grey.volup(s42);
cout<<"\ns42\"settingsafterusingremote:\n";
s42.settings();

Tvs58(Tv::on);
s58.set_mode();
grey.set_chan(s58,58);
cout<<"\ns58\"setting:\n";
s58.settings();

system("pause");
return0;
}


运行结果:


Initialsettingsfor42"Tv:
TVisoff

Adjustedsettingsfor42"Tv:

Adjustedsettingsfor42"Tv:
TVison
Volumesetting=5
Channelsetting=7
Mode=cable
Input=TV

s42"settingsafterusingremote:
TVison
Volumesetting=7
Channelsetting=10
Mode=cable
Input=TV

s58"setting:
TVison
Volumesetting=5
Channelsetting=58
Mode=antenna
Input=TV
请按任意键继续...

上述代码中将Remote类设置成为了Tv类的友元类，但事实上我们看到：唯一访问Tv的成员的方法是voidset_chan(Tv&t,intc){t.channel=c;}，因此它是唯一需要友元的方法。因此不必让整个类成为友元，这就引出了我们下面要讲的的友元成员函数。
二、友元成员函数


我们要再Tv中将Remote::set_chan()设置成友元：
clasTv
{
friendvoidRemote::set_chan(Tv&t,intc);
}

然而要使编译器能够处理这条语句，它必须知道Remote的定义。否则，它无法知道Remote是一个类。而set_chan是这个类的方法。这意味着应将Remote的定义放到Tv的定义前面。Remote的方法提到了Tv对象，而意味着Tv定义应当位于Remote定义之前，避开这种循环依赖的方法是，使用前向声明。

所以应该这样:
classTv;//前向声明
classRemote{...}
classTv{...}

这里还有一个麻烦就是：


Remote包含了内联代码例如：voidonoff(Tv&t){t.onoff();};


由于这将调用Tv的一个方法，所以编译器此时已经看到了Tv类的声明，这样才能知道Tv有哪些方法，但正如看到的，该声明位于Remote声明的后面。这种问题的解决方法是：使用Remote声明中只包含方法声明，并将实际的定义放到Tv类之后。所以最终应该这样:
classTv;//前向声明
classRemote{...}//如要用到Tv只能是方法声明
classTv{...}
//接着写Remote的定义

这里通过方法定义中使用inline关键字，仍然可以使方法称为内联方法

所以程序最终将tv.h改为：
#ifndefTV_H_
#defineTV_H_
classTv;//前向声明
classRemote{

public:
enum{
off,on//开关
};
enum
{
MinVal,MaxVal=20//音量
};
enum{
Antena,Cable//使用的天线、还是电缆
};
enum
{
TV,DVD//工作模式
};

private:
intmode;//控制TV或DVD
public:
Remote(intm=TV):mode(m){}
//用到了Tv只能是声明
boolvolup(Tv&t);
boolvoldown(Tv&t);
voidonoff(Tv&t);
voidchanup(Tv&t);
voidchandown(Tv&t);
voidset_chan(Tv&t,intc);
voidset_mode(Tv&t);
voidset_input(Tv&t);
};

classTv
{
public:
friendvoidRemote::set_chan(Tv&t,intc);//友元成员函数
enum{
off,on//开关
};
enum
{
MinVal,MaxVal=20//音量
};
enum{
Antena,Cable//使用的天线、还是电缆
};
enum
{
TV,DVD//工作模式
};
Tv(ints=off,intmc=125):state(s),volume(5),maxchannel(mc),
channel(5),mode(Cable),input(TV){}
voidonoff(){state=(state==on)?off:on;}
boolison()const{returnstate==on;}
boolvolup();//增大声音
boolvoldown();//减小声音
voidchanup();//频道+
voidchandown();//频道-
voidset_mode(){mode=(mode==Antena)?Cable:Antena;}
voidset_input(){input=(input==TV)?DVD:TV;}
voidsettings()const;//显示所有设置
private:
intstate;//开或者关
intvolume;//音量
intmaxchannel;//最大
intchannel;//当前频道
intmode;//广播还是电缆
intinput;//Tv或者DVD
};

inlineboolRemote::volup(Tv&t){returnt.volup();}
inlineboolRemote::voldown(Tv&t){returnt.voldown();}
inlinevoidRemote::onoff(Tv&t){returnt.onoff();}
inlinevoidRemote::chanup(Tv&t){returnt.chanup();}
inlinevoidRemote::chandown(Tv&t){returnt.chandown();}
inlinevoidRemote::set_chan(Tv&t,intc){t.channel=c;}
inlinevoidRemote::set_mode(Tv&t){returnt.set_mode();}
inlinevoidRemote::set_input(Tv&t){returnt.set_input();}
#endif//TV_H_


测试结果不变。


*另外：也可一个将内联函数放在tv.cpp中，但必须去掉inline关键字，这样函数的连接性将成为外部的。


三、其他友元关系


1、上面的代码表示的是Remote是Tv的友元。但我们有时也会用到2个类互相友元。即Remote是Tv的友元，同时Tv又是Remote的友元


他们定义与下面类似:
classRemote
classTv
{
friendclasRemote
public:
voidbuzz(Remote&r);
...
}

classRemote
{
friendclassTv;
public:
voidBoolvolup(Tv&t){t.volup();}
...
}
inlinevoidTv::buzz(Remote&r)
{
...
}


由于Remote的声明位于Tv声明的后面，所以可以在类的定义Remote::volup(),但Tv::buzz()方法必须在Tv声明的外部定义，使其位于Remote声明的外面。如果不希望buzz()是内联的，则应在一个单独的方法定义文件中定义它。


2、共同的友元。


需要使用友元的另一种情况是，函数需要访问两个类的私有数据。它可以是一个类的友元，同时是另一个类的友元。示例如下：
classAnalyzer;
classProbe
{
friendvoidsync(Analyzer&a,constProbe&p);
friendvoidsync(Probe&p,constAnalyzer&a);
...
};
classAnalyzer
{
friendvoidsync(Analyzer&a,constProbe&p);
friendvoidsync(Probe&p,constAnalyzer&a);
}
inlinevoidsync(Analyzer&a,constProbe&p)
{
...
}
inlinevoidsync(Probe&p,constAnalyzer&a)
{
...
}


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C++中友元的实例详解

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