C++友元类的用法和限制

2023-11-07 理论教育版权反馈

【摘要】：若B类为A类的友元类，则B类的所有成员函数都是A类的友元函数，都可以访问A类的私有和保护成员。当希望一个类可以存取另一个类的私有成员时，可以将该类声明为另一类的友元类。在较为复杂的问题中，实现不同类之间的数据共享，友元类的使用也是很必要的选择。友元关系是不能继承的。图3.1链式栈解：先声明节点类Node，其中又将栈类Stack作为Node类的友元类。

与友元函数一样，类也可以声明为另一个类的友元，这时成为友元类。若B类为A类的友元类，则B类的所有成员函数都是A类的友元函数，都可以访问A类的私有和保护成员。友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的隐藏信息（包括私有成员和保护成员）。

当希望一个类可以存取另一个类的私有成员时，可以将该类声明为另一类的友元类。定义友元类的语句格式如下：

一般的语法格式如下：

通过友元类声明，友元类的成员函数可以通过对象名直接访问到隐藏的数据，达到高效协调工作的目的。在较为复杂的问题中，实现不同类之间的数据共享，友元类的使用也是很必要的选择。

关于友元类，还需要注意以下几点：

（1）友元关系是不能传递的，B类是A类的友元，C类是B类的友元，C类和A类之间，如果没有声明，就没有任何友元关系，不能进行数据共享。

（2）友元关系是单向的，如果声明B类是A类的友元，B类的成员函数就可以访问A类的私有和保护数据，但A类的成员函数不能访问B类的私有、保护数据。

（3）友元关系是不能继承的。例如：函数f（）是类A的友元，类A派生出类B，函数f（）并不是类B的友元，除非在类B中做了特殊说明（有关继承的概念将在第6章介绍）。

【例3.15】分析以下程序的执行结果。

解：上述程序中，将类B说明为类A的友元类，因此类B的成员函数可以访问类A的私有数据。程序的执行结果如下：

n＝5(www.chuimin.cn)

但是，尽管类B中的成员函数display是类A的友元函数，但不能直接调用display（a），这样会出现以下编译错误：

error C2065：'display'：undeclared identifier（display为未说明的标识符）

【例3.16】编写一个程序，实现栈的压入（进栈）和弹出（出栈）。其中有两个类：一个是节点类Node，它包含节点值data和指向下一个节点的指针next；另一个类是栈类Stack，它包含栈的头指针top。链式栈如图3.1所示。

图3.1　链式栈

解：先声明节点类Node，其中又将栈类Stack作为Node类的友元类。由于Node和Stack相互引用，故其中的一个类必须先作不完整声明即前向引用声明，在程序开头，使用“class Stack；”语句对类Stack进行前向引用声明。

栈类Stack作为节点类Node的友元类，因此Stack类中的所有成员函数都可以访问Node类对象的私有成员，从中看到，Stack类的push和pop成员函数都对Node类的私有成员data和next进行了操作。

对于空栈，其top成员为NULL，进栈时，先建立一个Node对象*p，将其作为栈顶节点，top指向它；出栈时，后移top并删除原栈顶节点。完整的程序如下：

程序的执行结果如下：

出栈次序：4 3 2 1

C++友元类的用法和限制

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