友元函式

形式

friend 型別名 友元函式名（形參表）；

然後在類體外對友元函式進行定義，定義的格式和普通函式相同，但可以通過物件作為引數直接訪問物件的私有成員

說明如下

1）必須在類的說明中說明友元函式，說明時以關鍵字friend開頭，後跟友元函式的函式原型，友元函式的說明可以出現在類的任何地方，包括在private和public部分；

2）注意友元函式不是類的成員函式，所以友元函式的實現和普通函式一樣，在實現時不用"::"指示屬於哪個類，只有成員函式才使用"::"作用域符號；

3）友元函式不能直接訪問類的成員，只能訪問物件成員，

4）友元函式可以訪問物件的私有成員，但普通函式不行；

5）呼叫友元函式時，在實際引數中需要指出要訪問的物件，

6）類與類之間的友元關係不能繼承。

7）一個類的成員函式也可以作為另一個類的友元，但必須先定義這個類。

友元函式使用的一個例子，摘自 C++ primer 中文版 第6版：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Time
{

private:
    int hours;
    int minutes;

public:
    Time();
    Time(int h, int m = 0);
    void AddMin(int m);
    void AddHr(int h);
    void Reset(int h = 0, int m = 0);
    Time operator+(const Time &t)const;
    Time operator-(const Time &t)const;
    Time operator*(double n)const;
    friend Time operator*(double mult, const Time &t);/* friend function */
    /*std::ostream& */
    friend ostream & operator<<(ostream & os, const  Time &t);/* friend function  */
    void Show()const;
    
};

Time::Time()
{
    hours = minutes = 0;
}

Time::Time(int h, int m)
    :hours(h),minutes(m)
{
}

void Time::AddMin(int m)
{
    minutes += m;
    hours += minutes/60;
    minutes %= 60;
}

void Time::AddHr(int h)
{
    hours  += h;
}

void Time::Reset(int h, int m)
{
    hours = h;
    minutes = m;
}

Time Time::operator+(const Time &t)const
{
    Time sum;
    sum.minutes = t.minutes + this->minutes;
    sum.hours = t.hours + this->hours + (sum.minutes / 60);
    sum.minutes %= 60;

    return sum;/* 不能返回區域性變數的引用 */
}

Time Time::operator-(const Time &t)const
{
    Time des;
    int tm1, tm2;

    tm1 = t.minutes + t.hours * 60;
    tm2 = this->minutes + this->hours * 60;

    des.minutes = (tm2 - tm1) % 60;
    des.hours = (tm2 - tm1) / 60;

    return des;
}

Time Time::operator*(double mult)const
{
    Time res;

    long ttmin = (this->hours * 60 + minutes) * mult;

    res.hours = ttmin / 60;
    res.minutes = ttmin % 60;

    return res;
}


void Time::Show()const
{
    cout<<hours<<" hours "<<minutes<<" minutes "<<endl;
}

/* friend union */

/* 由於成員函式運算子*的表示式方式是 Time * double ,但是有時候我們會寫成 double * Time 的格式  
這時候編譯器不會呼叫 operator*,因為左側的運算元不是物件。
解決這種問題的方式是使用友元：
1.宣告友元函式
2.建立友元函式

*/

inline Time operator*(double mult, const Time &t)
{
    
    return t * mult;
}

/* 有了友元函式，就可以運算表示式 double * Time                          */

/*  常用友元：過載 <<運算子        */

std::ostream & operator<<(std::ostream &os, const Time &t)
{
    os<<t.hours<<" hours "<<t.minutes<<" minutes ";
    return os;/* 呼叫後返回cout物件，後續的cout才能正常工作 ，詳見 C++primer 6 中文版394頁                   */
}





int main()
{
    Time weeding(4, 35);
    Time waxing(2, 47);

    Time total;
    Time des;
    Time adjusted;

    cout<<"weeding time = ";
    weeding.Show();
    cout<<endl;

    cout<<"waxing time = ";
    waxing.Show();
    cout<<endl;

    cout<<"total work time =";
    total = waxing + weeding;
    total.Show();
    cout<<endl;

    cout<<"weeding time - waxiang time = ";
    des = weeding - waxing;
    des.Show();
    cout<<endl;

    cout<<"adjustice 1.5 times work time = ";
    adjusted = total * 1.5;
    adjusted.Show();
    cout<<endl;

    Time aida(3, 35);
    Time tosca(2, 48);

    Time temp;

    cout<<"Aida and Tosca:\n";
    cout<<aida<<" ; "<<tosca<<endl;

    temp = aida + tosca;
    cout<<"Aida + Tosca = "<<temp<<endl;

    temp = aida * 1.17;
    cout<<"Aida * 1.7 = "<<temp<<endl;

    cout<<"10 *  Tosca = "<< 10 * tosca<<endl;
    
    

    return 0;
    
}

 

運算結果：

[email protected]:~/C++$ ./friend 
weeding time = 4 hours 35 minutes 

waxing time = 2 hours 47 minutes 

total work time =7 hours 22 minutes 

weeding time - waxiang time = 1 hours 48 minutes 

adjustice 1.5 times work time = 11 hours 3 minutes 

Aida and Tosca:
3 hours 35 minutes  ; 2 hours 48 minutes 
Aida + Tosca = 6 hours 23 minutes 
Aida * 1.7 = 4 hours 11 minutes 
10 *  Tosca = 28 hours 0 minutes 
 

關於過載運算子<<:上邊程式的例子中使用友元過載<<

C++ 能夠使用流提取運算子 >> 和流插入運算子 << 來輸入和輸出內建的資料型別。您可以過載流提取運算子和流插入運算子來操作物件等使用者自定義的資料型別。

在這裡，有一點很重要，我們需要把運算子過載函式宣告為類的友元函式，這樣我們就能不用建立物件而直接呼叫函式。

下面的例項演示瞭如何過載提取運算子 >> 和插入運算子 <<:

#include <iostream>
using namespace std;
 
class Distance
{
   private:
      int feet;             // 0 到無窮
      int inches;           // 0 到 12
   public:
      // 所需的建構函式
      Distance(){
         feet = 0;
         inches = 0;
      }
      Distance(int f, int i){
         feet = f;
         inches = i;
      }
      friend ostream &operator<<( ostream &output, 
                                       const Distance &D )
      { 
         output << "F : " << D.feet << " I : " << D.inches;
         return output;            
      }
 
      friend istream &operator>>( istream  &input, Distance &D )
      { 
         input >> D.feet >> D.inches;
         return input;            
      }
};
int main()
{
   Distance D1(11, 10), D2(5, 11), D3;
 
   cout << "Enter the value of object : " << endl;
   cin >> D3;
   cout << "First Distance : " << D1 << endl;
   cout << "Second Distance :" << D2 << endl;
   cout << "Third Distance :" << D3 << endl;
 
 
   return 0;
}