目录
概念
友元函数
友元函数的重要性质
友元类
友元类的重要性质
内部类（不常用）
内部类的性质
匿名对象
关于拷贝对象时一些编译器优化
文章导读
本文为类和对象终章，我们将学习友元的概念，包含友元函数和友元类；内部类；匿名对象以及关于拷贝构造时一些编译器优化的情况等。
正文
友元
面向对象有三大特性——封装、继承、多态。从学习C++至今，我们一直在谈封装的重要性。但是在某些特殊的情况下，有时需要突破封装的限制。
🌼举例
之前我们通过实现日期类来学习运算符重载。其中实现操作符<<（流插入）、>>（流提取）的重载时，我们遇到了难题——如果在类中实现<<>>重载，我们无法调换this指针的位置，导致实现出来的重载<<用起来怪怪的。如下：
class Date { //... //使用因为返回，为了适应连续输入或输出的情况 ostream& operator<<(ostream& out) { out << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl; return out; } istream& operator>>(istream& in) { in >>_year >>_month >>_day; return in; } //... } void Test() { Date d1(2023, 4, 1); d1 << cout;//有点奇怪 }
还记得当时我们是怎么解决的吗？答案是，可以将两个函数改为友元函数。例如：
class Date { //... //声明友元函数 friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d); friend istream& operator>>(istream& in, Date& d); //... } ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d) { out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日"; return out; } istream& operator>>(istream& in, Date& d) { in >> d._year >> d._month >> d._day; return in; }
上次我们只是浅浅的看了一下友元函数的使用。今天我们正式认识一下友元。
概念
友元提供了一种突破封装的方式，有时提供了便利。但是友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜多用。
友元分为：友元函数和友元类。
友元函数
友元函数可以直接访问类的私有成员，它是定义在类外部的普通函数，不属于任何类，但需要在类的内部声明，声明时需要加friend关键字。
🌼示例
{ //... //声明友元函数 friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d); friend istream& operator>>(istream& in, Date& d); //... } ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d) { out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日"; return out; } istream& operator>>(istream& in, Date& d) { in >> d._year >> d._month >> d._day; return in; }
友元函数的重要性质
友元函数有如下几条重要的性质：
- 友元函数可访问类的私有和保护成员，但它不是类的成员函数；
- 友元函数不能用
const修饰； - 友元函数可以在类定义的
任何地方声明，不受类访问限定符限制； 一个函数可以是多个类的友元函数；- 友元函数的调用与普通函数的调用原理相同；
友元类
友元类的所有成员函数都可以是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的非公有成员。
🌼示例
class Time { friend class Date;//声明日期类为时间类的友元类，则在日期类中可以直接发访问时间类 Time(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0) : _hour(hour) , _minute(minute) , _second(second) {} private: int _hour; int _minute; int _second; }; class Date { public: Date(int year = 2023, int month = 4, int day = 9) : _year(year) , _month(month) , _day(day) {} void SetTime(int hour, int minute, int second) { // 直接访问时间类私有的成员变量 _t._hour = hour; _t._minute = minute; _t._second = second; } private: int _year; int _month; int _day; Time _t; };
友元类的重要性质
友元类的重要性质如下：
友元关系是单向的，不具有交换性。
比如上述Time类和Date类，在Time类中声明Date类为其友元类，那么可以在Date类中直接访问Time类的私有成员变量，但想在Time类中访问Date类中私有的成员变量则不行。
友元关系不能传递；
如果C是B的友元， B是A的友元，则不能说明C是A的友元。
友元关系不能继承（先不做解释）；
内部类（不常用）
如果一个类定义在另一个类的内部，这个类就叫做内部类。内部类是一个独立的类，它不属于外部类，更不能通过外部类的对象去访问内部类的成员。外部类对内部类没有任何优越的访问权限。
内部类有一个重要的性质——内部类天生就是外部类的友元。参照友元类的定义，内部类可以通过外部类的对象参数来访问外部类中的所有成员。但是外部类不是内部类的友元。
内部类的性质
- 内部类可以定义在外部类的
public、protected、private下。 - 注意内部类可以直接访问外部类中的
static成员，不需要外部类的对象或类名。 sizeof(外部类)=外部类，说明外部类和内部类在空间上没有任何关系。
🌼示例
class A { private: //声明static成员 static int k; int n=0; public: class B // B天生就是A的友元 { public: void print(const A& a) { cout << k << endl; cout << a.n << endl; } }; }; //初始化static成员 int A::k = 1; int main() { A::B b;//定义B类对象 A a; b.print(a); return 0; }
匿名对象
匿名对象，顾名思义，该对象没有名字就叫匿名对象。匿名对象重要的性质：
匿名对象的生命周期只在定义它的那一行；
🌼示例
class A { public: A(int a = 0) :_a(a) {} private: int _a; }; int main() { //普通对象 A a1; //匿名对象的定义 return 0; }
匿名对象看似鸡肋，但在某些场合下非常适用。比如，我们只想拿到类内部的某个成员的值，或只是想用一下类中的某个成员函数，为了一件简单的事而专门定义一个对象再销毁显得有点多此一举，那么就可以使用匿名对象。
🌼示例
class solution { public: int Sum_Solution(int n) { int sum = 0; for (int i = 1; i <= n; i++) { sum += i; } return sum; } }; int main() { //匿名对象的使用场景 cout << solution().Sum_Solution(100) << endl; return 0; }
关于拷贝对象时一些编译器优化
对于有些场景下，若出现拷贝构造与构造同时出现的情况，编译器可能省略中间的拷贝构造，转化为直接构造。（此种情况取决于不同编译器不同的实现方法）
🌼示例
上一章中，我们谈到类型转换。这是典型的1个拷贝构造+1个构造优化为——>直接构造。
class Date { public: Date(int year) :_year(year) {} private: int _year=0; }; void Test() { //1个拷贝构造+1个构造优化为——>直接构造 Date d2 = 2023; }
🌼其它情况
class A { public: A(int a = 0) :_a(a) {} private: int _a; }; void func1(A aa) { } void func2(const A& aa) { } A func3() { A aa; return aa; } A func4() { return A(); } int main() { A aa1 = 1; // 构造+拷贝构造 ——> 优化为直接构造 func1(aa1); // 无优化 func1(2); // 构造+拷贝构造 ——> 优化为直接构造 func1(A(3)); // 构造+拷贝构造——> 优化为直接构造 func2(aa1); // 无优化 func2(2); // 无优化 func2(A(3)); // 无优化 A aa1 = func3(); // 拷贝构造+拷贝构造 -- 优化为一个拷贝构造 A aa2; aa2 = func3(); // 不能优化 func4(); // 构造+拷贝构造 -- 优化为直接构造 A aa3 = func4(); // 构造+拷贝构造+拷贝构造 -- 优化为直接构造 return 0; }
