芝麻軟體工作室的專欄
阿新 • • 發佈：2018-12-31
在面向物件的程式設計中，類的封裝性使得我們使用類（物件）的成員資料時經常要通過類（物件）的成員函式。這對於類是一種保護。但在某些情況下，頻繁的成員函式呼叫使得效率嚴重受損。
例如，定義矩陣類，並有兩個矩陣物件相乘，為了獲得矩陣中的元素值（私有成員），要頻繁呼叫取值函式（公有成員）。
怎樣可以提高效率？——使用友元函式。在C++中友元（friend）函式允許在類外訪問該類中的任何成員，就象類的成員函式一樣。
友元函式用關鍵字friend說明。下面用友元函式過載運算子“+”，以實現c=d+c。（即實數與複數的加法。）
◆ 1、定義友元函式的一般格式：
首先，在類聲明裡宣告：
class Complex
{
……
friend Complex operator + (double,Complex);
};
第二步，在類外定義：
Complex operator + (double d , Complex c)
{
return Complex(d+c.Real , c.Image) ;
}
//注意友元不是成員函式，在類宣告以外的地方也不加friend
第三步，使用，友元函式可以在任何地方直接訪問類的私有成員
void main(void)
{
…… c=d+c1;
}
這裡d+c1被C++編譯器解釋為operator+(d，c1)，即呼叫友元函式operator+(d，c1)。
◆ 2、再進一步，如果使用友元函式
friend complex operator +(complex c1 , complexc2) ;
無論是複數與複數相加，還是實數與複數相加（不論實數在前還是在後）都可以用。為什麼呢？
因為有此例所定義的預設的建構函式，實數會被強制轉換為虛部為零的複數。d+c1被解釋為：
operator+(complex(d) , c1)
◆ 3、
friend Complex operator+(const Complex & c1,const Complex & c2)
{
……
}
這裡採用Complex物件的引用而不是物件本身，呼叫時不再重新分配記憶體建立一個複製的物件，函式效率會更高。加const，實參只讀，可防止實參被修改。
◆ 4、單目運算子前置“++”的友元函式過載方式如下：
Complex Complex::operator++(Complex & c )
{
return (++c.Real , ++c.Image) ;
}
採用友元函式方式定義與使用都很方便。但採用友元方式必須使用引用，因為被施加“++”運算的是一個引數。
◆ 5、友元函式過載後置“++”如下：
friend Complex operator++(Complex & c , int)
{
Complex temp=c;
c.Real++ , c.Image++ ;
return temp;
}
採用引用型別，實參c做了++，而temp是++前的值。
◆ 6、友元函式注意點：
例如，定義矩陣類，並有兩個矩陣物件相乘，為了獲得矩陣中的元素值（私有成員），要頻繁呼叫取值函式（公有成員）。
怎樣可以提高效率？——使用友元函式。在C++中友元（friend）函式允許在類外訪問該類中的任何成員，就象類的成員函式一樣。
友元函式用關鍵字friend說明。下面用友元函式過載運算子“+”，以實現c=d+c。（即實數與複數的加法。）
◆ 1、定義友元函式的一般格式：
首先，在類聲明裡宣告：
class Complex
{
……
friend Complex operator + (double,Complex);
};
第二步，在類外定義：
Complex operator + (double d , Complex c)
{
return Complex(d+c.Real , c.Image) ;
}
//注意友元不是成員函式，在類宣告以外的地方也不加friend
第三步，使用，友元函式可以在任何地方直接訪問類的私有成員
void main(void)
{
…… c=d+c1;
}
這裡d+c1被C++編譯器解釋為operator+(d，c1)，即呼叫友元函式operator+(d，c1)。
◆ 2、再進一步，如果使用友元函式
friend complex operator +(complex c1 , complexc2) ;
無論是複數與複數相加，還是實數與複數相加（不論實數在前還是在後）都可以用。為什麼呢？
因為有此例所定義的預設的建構函式，實數會被強制轉換為虛部為零的複數。d+c1被解釋為：
operator+(complex(d) , c1)
◆ 3、
friend Complex operator+(const Complex & c1,const Complex & c2)
{
……
}
這裡採用Complex物件的引用而不是物件本身，呼叫時不再重新分配記憶體建立一個複製的物件，函式效率會更高。加const，實參只讀，可防止實參被修改。
◆ 4、單目運算子前置“++”的友元函式過載方式如下：
Complex Complex::operator++(Complex & c )
{
return (++c.Real , ++c.Image) ;
}
採用友元函式方式定義與使用都很方便。但採用友元方式必須使用引用，因為被施加“++”運算的是一個引數。
◆ 5、友元函式過載後置“++”如下：
friend Complex operator++(Complex & c , int)
{
Complex temp=c;
c.Real++ , c.Image++ ;
return temp;
}
採用引用型別，實參c做了++，而temp是++前的值。
◆ 6、友元函式注意點：
- 友元函式不是類的成員函式，在友元函式體中訪問物件的成員，必須用物件名加運算子“.”加物件成員名。這一點和一般函式一樣。但友元函式可以訪問類中的所有成員（公有的、私有的、保護的），一般函式只能訪問類中的公有成員；
- 友元函式不受類中的訪問許可權關鍵字限制，可以把它放在類的公有、私有、保護部分，但結果一樣；
- 某類的友元函式的作用域並非該類域。如果該友元函式是另一類的成員函式，則其作用域為另一類的類域，否則與一般函式相同。
- 友元函式破壞了面向物件程式設計類的封裝性，所以友元函式如不是必須使用，則儘可能少用。或者用其他手段保證封裝性。
友元還有友元類概念，整個類可以是另一個類的友元。友元類的每個成員函式都是另一個類的友元函式，都可訪問另一個類中的保護或私有資料成員。定義方法如下：
class A
{
……
friend class B; //B為A的友元類
……
};