C++类与对象下: 友元 && 内部类 && 深化理解封装-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了C++类与对象下: 友元 && 内部类 && 深化理解封装。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、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。(可以理解为"走后门")
友元分为：友元函数和友元类

1.1 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。

友元函数案例:
现在尝试去重载operator<<，然后发现没办法将operator<<重载成成员函数。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作数了。但是实际使用中cout需要是第一个形参对象，才能正常使用。所以要将operator<<重载成全局函数。但又会导致类外没办法访问成员，此时就需要友元来解决。operator>>同理。

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;
}

注意:

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
友元函数不能用const修饰(因为其没有this指针)
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

1.2 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。

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B是A的友元，C是B的友元，则不能说明C时A的友元。
友元关系不能继承，在继承位置再详细介绍。

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;
};

像上面Time和Date类，Time类声明了Date类是友元，但是Date类没有声明Time(简单说就是二者没有相互友元，所以Time无法访问Date私有)

二、内部类

概念：如果一个类定义在另一个类的内部，这个类就叫做内部类。

class A
{
//public:
private:
	// 1、B这个类受A类的类域的限制
	// 2、内部类天生就是外部类的友元类
	class B
	{
	private:
		int _b1;
	};

private:
	int _a1;
	int _a2;
};

int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl;
	
	return 0;
}

在这里我们可以看到，A的大小为8字节(类不占空间):
C++类与对象下: 友元 && 内部类 && 深化理解封装,c++,算法,数据结构
不同于之前我们见过的这种情况:

class B
{
private:
	int _b1;
};

class A
{
public:
private:
	int _a1;
	int _a2;
	B _bb;
};

这种情况再去计算A的大小，就是12字节了。

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。(内部类自己无法定义对象，无"独立人格")
内部类就是外部类的友元类，参见友元类的定义，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。
匿名对象:
匿名对象特点:
生命周期只在当前这一行
这里了解就好，后面再细讲。

三、再次理解封装

在类和对象阶段，我们一定要体会到，类是对某一类实体(对象)来进行描述的，描述该对象具有哪些属性，哪些方法，描述完成后就形成了一种新的自定义类型，才用该自定义类型就可以实例化具体的对象。

实生活中的实体计算机并不认识，计算机只认识二进制格式的数据。如果想要让计算机认识现实生活中的实体，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。比如想要让计算机认识洗衣机，就需要：

用户先要对现实中洗衣机实体进行抽象—即在人为思想层面对洗衣机进行认识，洗衣机有什么属性，有
那些功能，即对洗衣机进行抽象认知的一个过程
经过1之后，在人的头脑中已经对洗衣机有了一个清醒的认识，只不过此时计算机还不清楚，想要让计
算机识别人想象中的洗衣机，就需要人通过某种面相对象的语言(比如：C++、Java、Python等)将洗衣机用类来进行描述，并输入到计算机中
经过2之后，在计算机中就有了一个洗衣机类，但是洗衣机类只是站在计算机的角度对洗衣机对象进行
描述的，通过洗衣机类，可以实例化出一个个具体的洗衣机对象，此时计算机才能洗衣机是什么东西。4. 用户就可以借助计算机中洗衣机对象，来模拟现实中的洗衣机实体了。