因为后续准备入职的公司都希望能转C++,所以最近也是按部就班的开始进行C++的学习。然后这个系列的文章打算探究C++的语言特性,也比较一下不同语言(如Java,Scala,Python,Go)之间的设计哲学,同时也抛砖引玉的希望能有大拿们的指点。最近在学习过程之中接触了友元函数与友元类的概念,第一篇文章我们就聊聊友元的概念。
开篇先简单介绍一下友元这个概念吧。 在C++之中,类的友元函数是定义在类外部,但它有权访问类的所有私有(private)成员和保护(protected)成员。尽管友元函数的原型有在类的定义中出现过,但是友元函数并不是成员函数。友元可以是一个函数,该函数被称为友元函数;友元也可以是一个类,该类被称为友元类。
直接上个代码,我们看看友元函数与友元类具体是怎么样使用的:
#include <iostream>
using namespace std;
class Box {
public:
Box(double l, double b, double h) {
length = l;
breadth = b;
height = h;
}
friend class A;
friend void boxPrintBox(Box &box);
private:
double length;
double breadth;
double height;
};
//友元函数,友元函数并非成员函数
void boxPrintBox(Box &b) {
cout << b.height << " " << b.length << " " << b.breadth << endl;
}
//友元类
class A {
public:
void printBox(Box &b) {
cout << b.height << " " << b.length << " " << b.breadth << endl;
}
};
int main() {
Box box(1,2,3);
//友元函数,可以访问Box类的private的变量
boxPrintBox(box);
//友元类,同样可以访问Box类的private的变量
A a;
a.printBox(box);
return 0;
}
上面的代码可以看出,友元函数和友元类都可以直接访问到对象的私有变量。接下来我们来分析一下友元函数的特点。
接下来我们聊聊怎么从面向对象的角度去理解友元关系。(以下内容皆为个人理解,有不准确之处望能斧正)
friend ostream &operator<<(ostream &output, const object &o)
显然,这个<<的函数方法更应该从属在ostream这个类之中,做为一个可重载的方法实现。如下定义
friend ostream &operator<<(const object &o) //作为ostream的类函数
如Java,Scala,Python都不支持独立与类存在定义的函数了。在面向对象的角度,后续的语言实现的更加纯粹了。所以如果本身代码风格趋近与面向对象的风格,就应该尽量理由友元类来实现需要的功能,而不是使用友元函数。 有朋友私信我说:Python之中明明直接def就可以定义函数了,也不需要类啊,这是不是也不符合面向对象的逻辑思维?这里简单解释一下,Python之中的每个函数,都会被包装成一个function对象,所以Python之中是一切皆对象的,不会存在独立与类存在的函数。而如同Java与Scala之中的lambda表达式,也是包装为匿名类存在的。
#include <iostream>
using namespace std;
class A {
private:
int x;
friend class C;
};
class B:public A{
private:
int y;
};
class C {
void printA(A& a) {
cout << a.x << endl;
}
void printB(B& b) {
cout << b.x << endl; //C类依然可以利用友元关系访问从B类从A类继承来的私有变量
//cout << b.y << endl; C类不可以访问B类的私有变量,友元关系不继承,该语句不合法。
}
};
显然,类C与A的友元关系止步于继承处,类C没法访问类B新定义的私有变量。(这里留一个小问题给大家,如果类B覆盖了类A的私有变量x,类C之中的printB是否仍然可以通过编译呢?)
我们再看一段不同的代码:
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
int x;
public:
friend class B;
};
class B
{
public:
void fun(A& a){ cout << a.x << endl;}
};
class C:public B
{
public:
//void fun2(A& a){ cout <<a.a <<endl;} //派生类新加的函数却不能访问A,此句会报错
};
void main()
{
A a;
C c;
c.fun(a); //C是B的派生类,只能基类B的函数fun来访问A的对象
}
类C虽然继承了类B,但是也不在具有了和A的友元关系,只能"拼爹"。依赖从类B之中继承的友元函数来访问类A。(这里同样留一个小问题给大家,如果类B之中的fun函数是protected或private的,那上述代码还能够正常编译吗?)
在这里做一个简单的小结:友元关系在友元类之中没有继承性,只能依赖基类的友元关系。