我們已知道類具有封裝和信息隱藏的特性。只有類的成員函式才能訪問類的私有成員,程式中的其他函式是無法訪問私有成員的。非成員函式可以訪問類中的公有成員,但是如果將數據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式多次調用時,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。為了解決上述問題,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式或類,但它需要在類體內進行說明,為了與該類的成員函式加以區別,在說明時前面加以關鍵字friend。友元不是成員函式,但是它可以訪問類中的私有成員。友元的作用在於提高程式的運行效率,但是,它破壞了類的封裝性和隱藏性,使得非成員函式可以訪問類的私有成員。不過,類的訪問許可權確實在某些套用場合顯得有些呆板,從而容忍了友元這一特別語法現象。
特點友元函式是能夠訪問類中的私有成員的非成員函式。友元函式從語法上看,它與普通函式一樣,即在定義上和調用上與普通函式一樣。友元關係不具對稱性。即 A 是 B 的友元,但 B 不一定是 A 的友元。 友元關係不具傳遞性。即 B 是 A 的友元,C 是 B 的友元,但是 C 不一定是 A 的友元。作用及特點友元提供了不同類的成員函式之間、類的成員函式與一般函式之間進行數據共享的機制。通過友元,一個不同函式或另一個類中的成員函式可以訪問類中的私有成員和保護成員。c++中的友元為封裝隱藏這堵不透明的牆開了一個小孔,外界可以通過這個小孔窺視內部的秘密。友元的正確使用能提高程式的運行效率,但同時也破壞了類的封裝性和數據的隱藏性,導致程式可維護性變差。套用實例下面舉一例子說明友元函式的套用。
#includeiostream#includecmathusingnamespacestd;classPoint{public:Point(doublexx,doubleyy){x=xx;y=yy;};voidGetxy();frienddoubleDistance(Pointa,Pointb);private:doublex,y;};voidPoint::Getxy(){cout(x,y)endl;}doubleDistance(Pointa,Pointb){doubledx=a.x-b.x;doubledy=a.y-b.y;returnsqrt(dx*dx+dy*dy);}intmain(void){Pointp1(3.0,4.0),p2(6.0,8.0);p1.Getxy();p2.Getxy();doubled=Distance(p1,p2);coutDistanceisdendl;return0;}說明:在該程式中的Point類中說明了一個友元函式Distance(),它在說明時前邊加friend關鍵字,標識它不是成員函式,而是友元函式。它的定義方法與普通函式定義一樣,而不同於成員函式的定義,因為它不需要指出所屬的類。但是,它可以引用類中的私有成員,函式體中a.x,b.x,a.y,b.y都是類的私有成員,它們是通過對象引用的。在調用友元函式時,也是同普通函式的調用一樣,不要像成員函式那樣調用。本例中,p1.Getxy()和p2.Getxy()這是成員函式的調用,要用對象來表示。而Distance(p1, p2)是友元函式的調用,它直接調用,不需要對象表示,它的參數是對象。(該程式的功能是已知兩點坐標,求出兩點的距離。)
友元除了前面講過的函式以外,友元還可以是類,即一個類可以作另一個類的友元。當一個類作為另一個類的友元時,這就意味著這個類的所有成員函式都是另一個類的友元函式,都可以訪問另一個類中的隱藏信息(包括私有成員和保護成員)。定義友元類的語句格式如下:friend class 類名(即友元類的類名);