C++超详细讲解友元与内部类_C/C++

一.友元

友元分为：友元函数和友元类

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。

1.友元函数

（1）引入原因

operator<<：因为cout 的输出流对象和隐含的 this 指针在抢占第一个参数的位置。 this 指针默认是第一个参数也就是左操数了。但是实际使用中cout 需要是第一个形参对象，才能正常使用。所以我们要将 operator<< 重载成全局函数。但是这样的话，又会导致类外没办法访问成员，那么这里就需要友元来解决。operator>> 同理。

（2）友元函数作用

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。

				?

									#include<iostream>

									using namespace std;

									class Date

									{

									    // 友元函数

									    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);

									public:

									private:

									    int _year;

									    int _month;

									    int _day;

									};

									ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)

									{

									    out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;

									    return out;

									}

									int main()

									{

									    Date d;

									    //d << cout;

									    cout << d;

									    return 0;

									}

（3）友元函数特征

【1】友元函数可访问类的私有和保护成员，但不是类的成员函数

【2】友元函数不能用 const 修饰（因为没有this指针）

【3】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，放在public，private中都行，不放这两个里面放在最前面也行，一般都是定义最前面的

【4】一个函数可以是多个类的友元函数

【5】友元函数的调用与普通函数的调用和原理相同

2.友元类

（1）解释

				?

									class Date; // 前置声明：因为编译器是向上查找，在Time类中

									class Time

									{

									    //友元类

									    friend class Date; 

									声明日期类为时间类的友元类，则在日期类中就可以直接访问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;

									};

在Date类中有一自定义成员变量Time _t;，成员函数 SetTimeOfDate 想访问 _t 对象的成员变量，因为类Time中的成员变量是私有的，所以正常情况无法访问，则需要借助友元类：

想在Date类中访问Time类对象的私有成员变量，就需要在类Time中声明日期类为时间类的友元类，则在日期类中就可以直接访问Time类中的私有成员变量。

格式：friend class Date;

(在Date类中访问Time类对象的成员变量：在Time类中写日期类声明并在前面加friend)

（2）友元类特征

【1】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。

【2】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。

【3】友元关系不能传递如果B是A的友元，C是B的友元，则不能说明C时A的友元。

二.内部类（不常用）

1.概念

如果一个类定义在另一个类的内部，这个内部类就叫做内部类。

注意：此时这个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调用内部类。外部类对内部类没有任何优越的访问权限。

注意：内部类就是外部类的友元类。注意友元类的定义，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。

2.特性

1. 内部类可以定义在外部类的 public 、 protected 、 private 都是可以的。

2. 注意内部类可以直接访问外部类中的 static 、枚举成员，不需要外部类的对象 / 类名。

3. sizeof( 外部类 )= 外部类，和内部类没有任何关系

举例：B是A的内部类，B是A的友元，A不是B的友元，A的大小是4字节，类A的大小不包含静态变量k（存在静态区）和成员函数（存在公共代码段）和内部类B，类A的大小仅仅只有h，所以是4字节。

				?

									class A {

									private:

									    static int k;

									    int h;

									public:

									    class B    //内部类

									    {

									    public:

									        void foo(const A& a)

									        {

									            cout << k << endl;    //B可以直接访问A内部成员变量

									            cout << a.h << endl;    //B可以直接访问A内部成员变量

									        }

									    };

									};

									int main()

									{

									    cout << sizeof(A) << endl;

									    A aa;

									    A::B bb;    //定义B的对象时，需要指定是A的类域 A::

									    return 0;

									}