什么情况下应该将一个成员函数声明为友元函数？

Question

在什么样的情况下我们会将成员函数声明为“友元函数”？“友元函数”这个违反了面向对象编程中“封装”核心概念的东西到底有什么作用呢？

- Prabhu. S

Answer 1

你可以使用友元函数和友元类的方式来实现相同的功能，但是它们适用于不同的情况。友元函数适用于成员函数（而不是整个类），而友元类则适用于整个类。在这个线程中有一些很好的解释。

虽然友元函数和类确实会破坏封装性，但在某些情况下它们很有用。例如，您可能希望允许测试工具访问类内部以进行白盒测试。与其将整个类开放给测试工具，不如只开放特定的函数以便测试工具访问所需的内部内容。虽然这仍然会破坏封装性，但比完全打开整个类更加安全。

您还可以参考这篇文章了解有关友元类和函数的更多信息。

- LeopardSkinPillBoxHat

Answer 2

友元函数和类不会破坏封装，当您试图构建一个必须在多个C++类或函数之间物理跨越的抽象或接口时！这就是为什么友元被发明的原因。

这种类型的情况并不经常出现，但有时您不得不使用不同的类和函数来实现抽象或接口。经典示例是实现某种复数类。非成员运算符函数被赋予主要复数类的友元关系。

我还记得在C++中使用CORBA编程时也这样做过。CORBA强制我使用单独的类来实现CORBA服务。但是对于我们软件的特定部分，我需要将它们作为一个接口结合在一起。友元关系允许这两个类共同工作，为我们软件的某个部分提供无缝服务。

将另一个类的特定成员函数标记为您类的友元可能看起来更奇怪，但这只是一种紧密控制友谊的方法。与其允许整个其他类“进入”您的朋友圈，不如只允许其中一个成员函数访问。同样，这并不常见，但在需要时非常有用。

- Brian Neal

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+1 对于“不违反”是有用的。然而，在大多数数字类别（如复数、有理数等）的情况下，它是无用的。 - Luc Hermitte

Answer 3

请参阅C++ FAQ Lite:

有时候，友元函数在语法上更好（例如，在类Fred中，友元函数允许将Fred参数放在第二个位置，而成员函数要求它必须是第一个）。另一个很好的使用友元函数的例子是二元中缀算术运算符。例如，如果您想允许aFloat + aComplex，那么aComplex + aComplex应该定义为友元而不是成员（因为成员函数不允许左侧参数提升，因为这会改变作为成员函数调用接收者的对象的类）。

- Igor Oks

Answer 4

一个我觉得相关的要点是：成员类可以访问包含类的私有部分。这有时可能是比“友元”更好的选择。

class A
{
private:
  int b;
public:
  class MemberNotFriend {
  public:
    static void test() {
      A a;
      a.b = 0;
    }
  };


};


void test()
{
  A::MemberNotFriend::test();
}

- user3458

Answer 5

这里有一个简单的具体例子，说明我如何使用友元函数：

我有一个游戏，每个精灵对象都将其信息存储为私有成员，例如X、Y位置。 然而，我希望将游戏对象与渲染分离：游戏对象不需要知道它是如何被渲染的。游戏对象仅存储游戏状态，而这个游戏状态可以以多种不同的方式进行渲染。

因此，游戏对象类有一个友元函数：render()。render()函数在游戏对象类外部实现，但它可以根据需要访问X、Y位置成员来渲染游戏对象。

- Leftium

Answer 6

有时候，公共/私有/受保护的保护级别并不足以应对现实世界中的情况。因此，我们提供了一个小的逃脱条款，可以在不必使方法公开可访问的情况下帮助解决问题。

我个人使用这种方式与Java使用“包”保护级别的方式相同。 如果我有一个在同一包中需要访问的类，我会考虑使用friend。如果它是另一个包中的类，那么我会想知道为什么这个其他类需要访问，并检查我的设计。

- Martin York