C++的类和对象（六）：友元、内部类

目录

友元

友元函数

友元类

内部类

匿名对象

拷贝对象时的一些编译器优化

再次理解类和对象

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友元

基本概念：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（开后门）

格式：friend 函数声明

分类：友元函数和友元类

友元函数

解决问题：类外无法访问成员函数

注意事项：

1、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

class Date
{
     friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
     friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:
     Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
     : _year(year)
     , _month(month)
     , _day(day)
     {}
private:
     int _year;
     int _month;
     int _day;
};
 
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
     _cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
     return _cout; 
}
 
istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
{
     _cin >> d._year;
     _cin >> d._month;
     _cin >> d._day;
     return _cin;
}
 
int main()
{
     Date d;
     cin >> d;
     cout << d << endl;
     return 0;
}

2、友元函数可以访问类的私有和保护成员，但不是类的成员函数

3、友元函数不能用const修饰（没必要）

4、友元函数可以在类定义的任何地方声明，不受类的访问限定符限制

5、一个函数可以是多个类的友元函数

6、友元函数的调用与普通函数的调用原理相同

7、不想用友元就用get和set

友元类

注意事项：

1、友元的关系是单向的，不具有交换性（你是我的朋友我允许你看我，但不知道你让不我看你）

Time类中声明Date类是其友元类，则可以在Date类中访问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：

class Time
{
   friend class Date;//声明日期类为时间类的友元类，则在日期类中就直接访问Time类中的私有成员变量
 
public:
     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 = 1900, int month = 1, int day = 1)
      : _year(year)
      , _month(month)
      , _day(day)
      {}
   
   void SetTimeOfDate(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;
};

2、友元关系不能传递（C是B的友元，B是A的友元，在未声明的情况下C不是A的友元）

3、友元关系不能继承

4、友元关系是双向时，两个类都可以访问对方的成员变量和成员函数

内部类

基本概念：一个类定义在另一个类的内部，这个内部类就叫内部类

注意事项：

1、类不占用空间（编译后不占用空间）

#include 
using namespace std;
 
class A
{
public:
	class B
	{
	private:
		int _b1;
	};
private:
	int _a1;
	int _a2;
};
 
int main()
{
	cout << sizeof(A)<
	return  0;
}

想象中在A类中嵌套一个B类应该是下的代码是这样的，但实际上不是：

2、内部类受外部类的类域的限制

3、内部类是外部类的友元（内部类可以访问外部类的成员，但是外部类不能访问内部类的成员）

4、内部类可以定义在外部类的任意位置

5、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

#include 
using namespace std;
 
class A
{
private:
     static int k;
     int h;
public:
     class B // B天生就是A的友元
     {
     public:
         void foo(const A& a)
         {
         cout << k << endl;//OK，this->k
         cout << a.h << endl;//OK，this->h
         }
     };
};
 
int A::k = 1;
 
int main()
{
    A::B b;
    b.foo(A());
    return 0;
}

• A() ：匿名的临时对象
• b.foo(A())： 将匿名对象作为参数传递给了类 A 中嵌套类 B 的成员函数 foo()

6、sizeof（外部类） = 外部类的大小，和内部类没有任何关系

匿名对象

格式：类名（）

注意事项：

1、匿名对象的括号内可以有参数

2、匿名对象的声明周期只在当前一行（第1行定义匿名对象，第2行时该匿名对象销毁）

#include 
using namespace std;
class A
{
public:
    A(int a = 0)
        :_a(a)
    {
        cout << "A(int a)" << endl;
    }
 
    ~A()
    {
        cout << "~A()" << endl;
    }
 
private:
    int _a;
};
 
class Solution
{
public:
    int Sum_Solution(int n)
    {
        //...
        return n;
    }
};
 
int main()
{
    A aa1;//有名对象
  
    A();//匿名对象
    A(10);//匿名对象
 
    A aa2(2);//有名对象
    Solution().Sum_Solution(10);
    return 0;
}

3、匿名对象可以提供一些便利（当我们只是向调用对象的内容时有名写两行，匿名写一行）

//形式一
Solution s1;
s1.func(10);
 
//形式二
Solution().Sum_Solution(10);

拷贝对象时的一些编译器优化

基本概念：在传参和传返回值时，一般编译器会做一些优化，减少对象的拷贝

连续构造 + 拷贝构造 = 优化为直接构造

连续构造 + 拷贝构造 = 优化为一个构造

连续拷贝构造 + 拷贝构造 = 优化为一个拷贝构造

连续拷贝构造 + 赋值重载 = 无法优化

再次理解类和对象

        计算机不认识现实生活中的实体，只认识二进制格式的数据，如果想要计算机认识现实中的实体，用户必须通过某种面向对象的语言，对实体进行描述，然后通过编写程序，创建对象后计算机才可以认识，比如像要让计算机认识洗衣机就需要：

1. 用户先对现实中的洗衣机实体进行抽象认知，即在思想层面对洗衣机进行认识，洗衣机有什么属性（成员变量）和功能（成员函数）
2. 此时，人脑中已经对洗衣机有了一个较为清醒的认识，通过某种面相对象的语言将洗衣机用类来进行描述，就可以让计算机知道人脑中对洗衣机的认识
3. 然后，在计算机中就有了一个洗衣机类，但它只是站在计算机的角度对洗衣机进行描述的，只有利用洗衣机类实例化出具体的洗衣机对象，用户才可以模拟现实中洗衣机实体的功能

#include 
#include 
 
class WashingMachine {
private:
    int capacity; // 洗衣容量
    bool isOn; // 洗衣机是否开启
    std::string brand; // 品牌
 
public:
    WashingMachine(int cap, const std::string& b) : capacity(cap), isOn(false), brand(b) {}
 
    void turnOn() {
        isOn = true;
        std::cout << "Washing machine turned on." << std::endl;
    }
 
    void turnOff() {
        isOn = false;
        std::cout << "Washing machine turned off." << std::endl;
    }
 
   void washClothes() {
       if(isOn) {
           std::cout << "Washing clothes..." << std::endl;
       } else {
           std::cout << "Please turn on the washing machine first."<
       }
   }
};
 
int main() {
   WashingMachine myWasher(5, "ABC");
   
   myWasher.turnOn();
   myWasher.washClothes();
  
  return 0;
 
}

~over~