在为类实现树算法时，教授给我们的框架代码将树类作为节点类的朋友。

它实际上没有任何好处，除了让你在不使用设置函数的情况下访问成员变量。

首先(依我看)不要听那些说朋友没用的人。它是有用的。在许多情况下，您将拥有具有不打算公开可用的数据或功能的对象。对于许多作者可能只是表面上熟悉不同领域的大型代码库尤其如此。

友元说明符也有替代方案，但通常都很麻烦(cppp级别的具体类/掩码类型定义)，或者不是万无一错(注释或函数名约定)。

在答案上;

友元说明符允许指定类访问发出友元语句的类内受保护的数据或功能。例如，在下面的代码中，任何人都可以询问孩子的名字，但只有母亲和孩子可以更改名字。

您可以通过考虑一个更复杂的类(如Window)来进一步考虑这个简单的示例。一个窗口很可能会有许多不应该被公开访问的函数/数据元素，但是被相关的类(如WindowManager)所需要。

class Child
{
//Mother class members can access the private parts of class Child.
friend class Mother;

public:

  string name( void );

protected:

  void setName( string newName );
};

树的例子是一个很好的例子: 在一些不同的类中实现一个对象 具有继承关系。

也许您还需要它具有一个构造函数protected和force 人们用你的“朋友”工厂。

．.． 好吧，坦白地说，没有它你也能生活。

您使用私有/受保护/公共权限控制成员和函数的访问权限? 所以假设这3个层面中的每一个都很清楚，那么很明显我们遗漏了一些东西……

例如，将成员/函数声明为protected是非常通用的。你的意思是，这个功能对每个人来说都是遥不可及的(当然，继承的孩子除外)。但是异常呢?每个安全系统都让你有某种类型的“白名单”，对吗?

所以，“朋友”让你拥有坚如磐石的对象隔离的灵活性，但也允许为你认为合理的事情创造一个“漏洞”。

我想人们之所以说不需要它，是因为总有一种设计可以不需要它。我认为这类似于讨论全局变量:你永远不应该使用它们，总有办法不用它们……但在现实中，你会看到在某些情况下，这是(几乎)最优雅的方式……我认为朋友之间也是如此。

它实际上没有任何好处，除了让你在不使用设置函数的情况下访问成员变量

但这并不是正确的看法。 其理念是控制WHO可以访问什么，是否有设置功能与此关系不大。

典型的例子是重载操作符<<。另一个常见的用法是允许助手或管理类访问您的内部。

下面是我从c++朋友那里听到的一些指导原则。最后一个尤其令人难忘。

你的朋友不是你孩子的朋友。 你孩子的朋友并不是你的朋友。 只有朋友才能碰你的隐私部位。

@roo:这里没有破坏封装，因为类本身规定了谁可以访问它的私有成员。只有当这可能是由类外部引起时，封装才会被破坏，例如，如果你的操作符<<声明“我是类foo的朋友”。

朋友代替了公开的用法，而不是私人的用法!

实际上，c++ FAQ已经回答了这个问题。

您可以坚持最严格和最纯粹的OOP原则，并确保任何类的数据成员都没有访问器，这样所有对象都必须是唯一可以知道它们的数据的对象，并且对它们进行操作的唯一方法是通过间接消息(即方法)。

但即使是c#也有一个内部可见性关键字，Java也有默认的包级可访问性。c++实际上更接近于OOP的理想，它通过精确地指定哪些其他类或只有其他类可以看到一个类，从而最大限度地减少了类的可见性。

我不太使用c++，但如果c#有朋友，我会用它来代替我经常使用的汇编全局内部修饰符。它并没有真正打破封装，因为。net中的部署单元是一个程序集。

但是还有InternalsVisibleToAttribute(otherAssembly)，它的作用类似于跨组装的友元机制。微软将此用于可视化设计器程序集。

在做TDD的时候，我经常使用c++中的'friend'关键字。

朋友能知道我的一切吗?

更新:我从Bjarne Stroustrup网站上找到了这个关于“朋友”关键字的有价值的答案。

“好友”是一种授予访问权限的显式机制，就像会员资格一样。

在做TDD的时候，我经常使用c++中的'friend'关键字。朋友能知道我的一切吗?

不，这只是一种单向的友谊。

我使用friend的一个特定实例是在创建Singleton类时。friend关键字允许我创建一个访问器函数，这比总是在类上使用“GetInstance()”方法更简洁。

/////////////////////////
// Header file
class MySingleton
{
private:
    // Private c-tor for Singleton pattern
    MySingleton() {}

    friend MySingleton& GetMySingleton();
}

// Accessor function - less verbose than having a "GetInstance()"
//   static function on the class
MySingleton& GetMySingleton();


/////////////////////////
// Implementation file
MySingleton& GetMySingleton()
{
    static MySingleton theInstance;
    return theInstance;
}

对于操作符<<和操作符>>，没有很好的理由让这些操作符成为朋友。它们确实不应该是成员函数，但它们也不需要是朋友函数。

最好的方法是创建公共打印(ostream&)和读取(istream&)函数。然后，根据这些函数写出操作符<<和操作符>>。这提供了额外的好处，允许您将这些函数设置为虚拟函数，从而提供虚拟序列化。

在构建容器并希望为该类实现迭代器时，Friend可以派上用场。

在工作中，我们广泛地请朋友来测试代码。这意味着我们可以为主应用程序代码提供适当的封装和信息隐藏。但我们也可以有单独的测试代码，使用朋友来检查内部状态和数据进行测试。

可以说，我不会将friend关键字作为设计的重要组成部分。

在我之前工作过的一家公司里，我们遇到了一个有趣的问题，我们用朋友来产生良好的影响。我在我们的框架部门工作，我们在自定义操作系统上创建了一个基本的引擎级系统。在内部我们有一个类结构:

         Game
        /    \
 TwoPlayer  SinglePlayer

所有这些类都是框架的一部分，由我们的团队维护。该公司所制作的游戏便是基于这一源自games子游戏的框架。问题是Game有各种单人和双人玩家需要访问的东西的接口，但我们不想在框架类之外公开。解决方案是将这些接口设为私有，并允许双人和单人玩家通过友谊访问它们。

事实上，这整个问题本可以通过更好地实施我们的系统来解决，但我们被锁定在我们所拥有的东西上。

安德鲁例子的另一个常见版本，可怕的密码对联

parent.addChild(child);
child.setParent(parent);

与其担心这两行是否总是一起执行，并且顺序一致，你可以将方法设为私有，并有一个friend函数来强制一致性:

class Parent;

class Object {
private:
    void setParent(Parent&);

    friend void addChild(Parent& parent, Object& child);
};

class Parent : public Object {
private:
     void addChild(Object& child);

     friend void addChild(Parent& parent, Object& child);
};

void addChild(Parent& parent, Object& child) {
    if( &parent == &child ){ 
        wetPants(); 
    }
    parent.addChild(child);
    child.setParent(parent);
}

换句话说，您可以保持公共接口更小，并强制在友元函数中跨越类和对象的不变量。

好友对于回调也很有用。可以将回调函数作为静态方法来实现

class MyFoo
{
private:
    static void callback(void * data, void * clientData);
    void localCallback();
    ...
};

回调在内部调用localCallback, clientData中有你的实例。在我看来，

还是……

class MyFoo
{
    friend void callback(void * data, void * callData);
    void localCallback();
}

这允许友元在cpp中被定义为c风格的函数，而不会使类变得混乱。

类似地，我经常看到的一种模式是将一个类的所有真正的私有成员放到另一个类中，该类在头文件中声明，在cpp中定义，并加为好友。这允许编码器向头文件的用户隐藏类的很多复杂性和内部工作。

在头文件中:

class MyFooPrivate;
class MyFoo
{
    friend class MyFooPrivate;
public:
    MyFoo();
    // Public stuff
private:
    MyFooPrivate _private;
    // Other private members as needed
};

在cpp中，

class MyFooPrivate
{
public:
   MyFoo *owner;
   // Your complexity here
};

MyFoo::MyFoo()
{
    this->_private->owner = this;
}

这样就更容易隐藏下游不需要看到的东西。

friend关键字有很多好的用途。以下是我能立即看到的两种用法:

朋友的定义

友元定义允许在类作用域中定义函数，但该函数不会被定义为成员函数，而是被定义为外围命名空间的自由函数，并且除了依赖参数的查找之外通常不可见。这使得它对于操作符重载特别有用:

namespace utils {
    class f {
    private:
        typedef int int_type;
        int_type value;

    public:
        // let's assume it doesn't only need .value, but some
        // internal stuff.
        friend f operator+(f const& a, f const& b) {
            // name resolution finds names in class-scope. 
            // int_type is visible here.
            return f(a.value + b.value);
        }

        int getValue() const { return value; }
    };
}

int main() {
    utils::f a, b;
    std::cout << (a + b).getValue(); // valid
}

私有CRTP基类

有时候，你会发现策略需要访问派生类:

// possible policy used for flexible-class.
template<typename Derived>
struct Policy {
    void doSomething() {
        // casting this to Derived* requires us to see that we are a 
        // base-class of Derived.
        some_type const& t = static_cast<Derived*>(this)->getSomething();
    }
};

// note, derived privately
template<template<typename> class SomePolicy>
struct FlexibleClass : private SomePolicy<FlexibleClass> {
    // we derive privately, so the base-class wouldn't notice that, 
    // (even though it's the base itself!), so we need a friend declaration
    // to make the base a friend of us.
    friend class SomePolicy<FlexibleClass>;

    void doStuff() {
         // calls doSomething of the policy
         this->doSomething();
    }

    // will return useful information
    some_type getSomething();
};

在这个回答中，你会发现一个不做作的例子。在这个答案中使用了另一个代码。CRTP基类强制转换其this指针，以便能够使用数据成员指针访问派生类的数据字段。

简短的回答是:在friend确实可以改善封装时使用它。提高可读性和可用性(操作符<<和>>是典型的例子)也是一个很好的理由。

至于改进封装的例子，专门设计用于处理其他类的内部结构的类(想到了测试类)是很好的候选。

我只使用friend关键字来单元测试受保护的函数。有些人会说不应该测试受保护的功能。然而，在添加新功能时，我发现这个工具非常有用。

然而，我没有直接在类声明中使用关键字in，而是使用一个漂亮的模板-hack来实现这一点:

template<typename T>
class FriendIdentity {
public:
  typedef T me;
};

/**
 * A class to get access to protected stuff in unittests. Don't use
 * directly, use friendMe() instead.
 */
template<class ToFriend, typename ParentClass>
class Friender: public ParentClass
{
public:
  Friender() {}
  virtual ~Friender() {}
private:
// MSVC != GCC
#ifdef _MSC_VER
  friend ToFriend;
#else
  friend class FriendIdentity<ToFriend>::me;
#endif
};

/**
 * Gives access to protected variables/functions in unittests.
 * Usage: <code>friendMe(this, someprotectedobject).someProtectedMethod();</code>
 */
template<typename Tester, typename ParentClass>
Friender<Tester, ParentClass> & 
friendMe(Tester * me, ParentClass & instance)
{
    return (Friender<Tester, ParentClass> &)(instance);
}

这使我能够做到以下几点:

friendMe(this, someClassInstance).someProtectedFunction();

至少适用于GCC和MSVC。

编辑:阅读faq有点长，我喜欢<< >>操作符重载和添加作为这些类的朋友的想法，但我不确定这如何不打破封装

它将如何破坏封装?

当允许对数据成员进行不受限制的访问时，就打破了封装。考虑以下类:

class c1 {
public:
  int x;
};

class c2 {
public:
  int foo();
private:
  int x;
};

class c3 {
  friend int foo();
private:
  int x;
};

C1显然没有封装。任何人都可以读取和修改其中的x。我们没有办法实施任何形式的访问控制。

C2明显被封装了。没有对x的公共访问。你所能做的就是调用foo函数，它对类执行一些有意义的操作。

c3吗?它的封装程度低吗?它是否允许无限制地访问x?它是否允许未知函数访问?

不。它只允许一个函数访问类的私有成员。就像c2一样。就像c2一样，有访问权的函数不是“某个随机的未知函数”，而是“类定义中列出的函数”。就像c2一样，通过查看类定义，我们可以看到拥有访问权限的完整列表。

那么，这到底是如何减少封装的呢?同样数量的代码可以访问类的私有成员。类定义中列出了所有具有访问权限的人。

Friend不会破坏封装。这让一些Java程序员感到不舒服，因为当他们说“面向对象”时，他们实际上指的是“Java”。当他们说“封装”时，他们并不是说“必须保护私有成员不受任意访问”，而是说“在Java类中，唯一能够访问私有成员的函数是类成员”，尽管出于几个原因，这完全是无稽之谈。

首先，如上所述，它限制太大。没有理由不允许朋友方法做同样的事情。

第二，限制不够。考虑第四个类:

class c4 {
public:
  int getx();
  void setx(int x);
private:
  int x;
};

根据上述Java思想，这是完美封装的。 但是，它允许任何人读取和修改x，这有什么意义呢?(提示:事实并非如此)

底线: 封装是关于能够控制哪些函数可以访问私有成员。这与这些函数的定义具体位于何处无关。

另一种用法:friend(+虚拟继承)可以用来避免从一个类派生(又名:“make a class underivable”)=> 1,2

从2:

 class Fred;

 class FredBase {
 private:
   friend class Fred;
   FredBase() { }
 };

 class Fred : private virtual FredBase {
 public:
   ...
 }; 

c++的创建者说这并没有破坏任何封装原则，我将引用他的话:

“朋友”是否违反封装? 不。但事实并非如此。“好友”是一种授予访问权限的显式机制，就像会员资格一样。你不能(在符合标准的程序中)在不修改类源的情况下授予自己对类的访问权。

很明显…

友函数和类提供对类的私有和受保护成员的直接访问，以避免在一般情况下破坏封装。大多数使用是与ostream:我们希望能够键入:

Point p;
cout << p;

但是，这可能需要访问Point的私有数据，因此我们定义了重载操作符

friend ostream& operator<<(ostream& output, const Point& p);

然而，这里有明显的封装含义。首先，现在友类或函数可以完全访问类的所有成员，甚至不属于它的需要。其次，类和友元的实现现在交织在一起，以至于类中的内部更改可以破坏友元。

如果您将好友视为类的扩展，那么从逻辑上讲，这就不是问题。但是，在这种情况下，为什么有必要首先把朋友挖出来呢?

在不破坏封装的情况下，要实现“friends”所宣称的相同目标，可以这样做:

class A
{
public:
    void need_your_data(B & myBuddy)
    {
        myBuddy.take_this_name(name_);
    }
private:
    string name_;
};

class B
{
public:
    void print_buddy_name(A & myBuddy)
    {
        myBuddy.need_your_data(*this);
    }
    void take_this_name(const string & name)
    {
        cout << name;
    }
}; 

封装并没有被破坏，类B不能访问A中的内部实现，但结果与我们将B声明为A的朋友是一样的。 编译器将优化掉函数调用，因此这将导致与直接访问相同的指令。

我认为使用“朋友”是一个简单的捷径，有争议的好处，但一定的成本。

你必须非常小心何时何地使用friend关键字，和你一样，我很少使用它。下面是一些关于使用friend和替代用法的注意事项。

假设你想比较两个对象，看它们是否相等。你可以:

使用访问器方法进行比较(检查每个ivar并确定是否相等)。 或者，您可以通过将所有成员设为public直接访问它们。

第一个选项的问题是，这可能会有很多访问器，这比直接变量访问(稍微)慢，更难读取，而且很麻烦。第二种方法的问题是完全破坏了封装。

如果我们可以定义一个外部函数，它仍然可以访问类的私有成员，那就更好了。我们可以用friend关键字做到这一点:

class Beer {
public:
    friend bool equal(Beer a, Beer b);
private:
    // ...
};

equal(Beer, Beer)方法现在可以直接访问a和b的私有成员(可能是char *brand, float percentAlcohol等)。这是一个相当做作的例子，您可能会更早地将friend应用于重载的==操作符，但我们会讲到这一点。

有几件事需要注意:

A friend is NOT a member function of the class It is an ordinary function with special access to the private members of the class Don't replace all accessors and mutators with friends (you may as well make everything public!) Friendship isn't reciprocal Friendship isn't transitive Friendship isn't inherited Or, as the C++ FAQ explains: "Just because I grant you friendship access to me doesn't automatically grant your kids access to me, doesn't automatically grant your friends access to me, and doesn't automatically grant me access to you."

我只有在用另一种方法更难的时候才会用朋友。另一个例子是，由于Mat2x2, Mat3x3, Mat4x4, Vec2, Vec3, Vec4等的互操作性，许多向量数学函数经常被创建为朋友。而且做朋友比到处使用访问器要容易得多。正如所指出的，friend在应用于<<(非常方便调试)、>>和==运算符时通常很有用，但也可以用于这样的事情:

class Birds {
public:
    friend Birds operator +(Birds, Birds);
private:
    int numberInFlock;
};


Birds operator +(Birds b1, Birds b2) {
    Birds temp;
    temp.numberInFlock = b1.numberInFlock + b2.numberInFlock;
    return temp;
}

就像我说的，我不经常使用friend这个词，但偶尔它正是你所需要的。希望这能有所帮助!

当不同的类(不是从另一个类继承一个类)正在使用另一个类的私有或受保护成员时，可以使用友情。

友元函数的典型用例是 在访问私有或受保护的两个不同的类之间进行 两者的成员。

来自http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/inheritance/。

在这个例子中，非成员方法访问类的私有成员。这个方法必须在这个类中声明为类的友元。

// friend functions
#include <iostream>
using namespace std;

class Rectangle {
    int width, height;
  public:
    Rectangle() {}
    Rectangle (int x, int y) : width(x), height(y) {}
    int area() {return width * height;}
    friend Rectangle duplicate (const Rectangle&);
};

Rectangle duplicate (const Rectangle& param)
{
  Rectangle res;
  res.width = param.width*2;
  res.height = param.height*2;
  return res;
}

int main () {
  Rectangle foo;
  Rectangle bar (2,3);
  foo = duplicate (bar);
  cout << foo.area() << '\n';
  return 0;
}

我发现了一个使用好友访问的方便地方:私有函数的Unittest。

In C++ "friend" keyword is useful in Operator overloading and Making Bridge. 1.) Friend keyword in operator overloading :Example for operator overloading is: Let say we have a class "Point" that has two float variable"x"(for x-coordinate) and "y"(for y-coordinate). Now we have to overload "<<"(extraction operator) such that if we call "cout << pointobj" then it will print x and y coordinate (where pointobj is an object of class Point). To do this we have two option: 1.Overload "operator <<()" function in "ostream" class. 2.Overload "operator<<()" function in "Point" class. Now First option is not good because if we need to overload again this operator for some different class then we have to again make change in "ostream" class. That's why second is best option. Now compiler can call "operator <<()" function:

   1.Using ostream object cout.As: cout.operator<<(Pointobj) (form ostream class).
   2.Call without an object.As: operator<<(cout, Pointobj) (from Point class).

Beacause we have implemented overloading in Point class. So to call this function without an object we have to add"friend" keyword because we can call a friend function without an object. Now function declaration will be As: "friend ostream &operator<<(ostream &cout, Point &pointobj);" 2.) Friend keyword in making bridge : Suppose we have to make a function in which we have to access private member of two or more classes ( generally termed as "bridge" ) . How to do this: To access private member of a class it should be member of that class. Now to access private member of other class every class should declare that function as a friend function. For example : Suppose there are two class A and B. A function "funcBridge()" want to access private member of both classes. Then both class should declare "funcBridge()" as: friend return_type funcBridge(A &a_obj, B & b_obj);I think this would help to understand friend keyword.

可能我从上面的答案中漏掉了一些东西，但是封装中另一个重要的概念是隐藏实现。减少对私有数据成员(类的实现细节)的访问，可以更容易地修改代码。如果朋友直接访问私有数据，对实现数据字段(私有数据)的任何更改都会破坏访问该数据的代码。使用访问方法可以很大程度上消除这种情况。我认为相当重要。

这可能不是一个实际的用例情况，但可能有助于说明类间朋友关系的使用。

会所

class ClubHouse {
public:
    friend class VIPMember; // VIP Members Have Full Access To Class
private:
    unsigned nonMembers_;
    unsigned paidMembers_;
    unsigned vipMembers;

    std::vector<Member> members_;
public:
    ClubHouse() : nonMembers_(0), paidMembers_(0), vipMembers(0) {}

    addMember( const Member& member ) { // ...code }   
    void updateMembership( unsigned memberID, Member::MembershipType type ) { // ...code }
    Amenity getAmenity( unsigned memberID ) { // ...code }

protected:
    void joinVIPEvent( unsigned memberID ) { // ...code }

}; // ClubHouse

会员班的

class Member {
public:
    enum MemberShipType {
        NON_MEMBER_PAID_EVENT,   // Single Event Paid (At Door)
        PAID_MEMBERSHIP,         // Monthly - Yearly Subscription
        VIP_MEMBERSHIP,          // Highest Possible Membership
    }; // MemberShipType

protected:
    MemberShipType type_;
    unsigned id_;
    Amenity amenity_;
public:
    Member( unsigned id, MemberShipType type ) : id_(id), type_(type) {}
    virtual ~Member(){}
    unsigned getId() const { return id_; }
    MemberShipType getType() const { return type_; }
    virtual void getAmenityFromClubHouse() = 0       
};

class NonMember : public Member {
public:
   explicit NonMember( unsigned id ) : Member( id, MemberShipType::NON_MEMBER_PAID_EVENT ) {}   

   void getAmenityFromClubHouse() override {
       Amenity = ClubHouse::getAmenity( this->id_ );
    }
};

class PaidMember : public Member {
public:
    explicit PaidMember( unsigned id ) : Member( id, MemberShipType::PAID_MEMBERSHIP ) {}

    void getAmenityFromClubHouse() override {
       Amenity = ClubHouse::getAmenity( this->id_ );
    }
};

class VIPMember : public Member {
public:
    friend class ClubHouse;
public:
    explicit VIPMember( unsigned id ) : Member( id, MemberShipType::VIP_MEMBERSHIP ) {}

    void getAmenityFromClubHouse() override {
       Amenity = ClubHouse::getAmenity( this->id_ );
    }

    void attendVIPEvent() {
        ClubHouse::joinVIPEvent( this->id );
    }
};

设施

class Amenity{};

如果你看看这些类之间的关系;会所拥有各种不同类型的会员资格和会员资格。成员都派生自超类或基类，因为它们都共享公共的ID和枚举类型，外部类可以通过基类中的访问函数访问它们的ID和类型。

然而，通过这种成员及其派生类的层次结构以及它们与ClubHouse类的关系，派生类中唯一具有“特殊特权”的是VIPMember类。基类和其他2个派生类不能访问ClubHouse的joinVIPEvent()方法，但VIP Member类拥有该特权，就好像它拥有对该事件的完全访问一样。

所以对于vip会员和ClubHouse，这是一个双向通道，而其他会员职业是有限的。

正如朋友声明的参考资料所说:

友元声明出现在类主体中，并授予函数或另一个类对出现友元声明的类的私有和受保护成员的访问权。

所以提醒一下，有些回答中有技术错误，说朋友只能访问受保护的成员。

看来我迟到了14年。但情况是这样的。

TLDR TLDR

有了友类，您就可以将封装扩展到组成数据结构的类组。

TLDR

Your data structure in general consists of multiple classes. Similarly to a traditional class (supported by your programming language), your data structure is a generalized class which also has data and invariants on that data which spans across objects of multiple classes. Encapsulation protects those invariants against accidental modification of the data from the outside, so that the data-structure's operations ("member functions") work correctly. Friend classes extend encapsulation from classes to your generalized class.

太长

类是一种数据类型，它带有指定数据类型值子集(称为有效状态)的不变量。对象是类的有效状态。类的成员函数将给定对象从有效状态移动到另一个有效状态。

对象数据不能从类成员函数外部修改，这一点很重要，因为这可能会破坏类不变量(即将对象移动到无效状态)。封装禁止从类外部访问对象数据。这是编程语言的一个重要安全特性，因为它使无意中破坏类不变量变得很困难。

类通常是实现数据结构的自然选择，因为数据结构的属性(例如性能)依赖于其数据上的不变量(例如红黑树不变量)。然而，有时单个类不足以描述一个数据结构。

数据结构是将数据从有效状态移动到另一有效状态的数据、不变量和函数的任何集合。这是一个类的泛化。细微的区别在于，数据可能分散在不同的数据类型上，而不是集中在单一的数据类型上。

数据结构示例

A prototypical example of a data structure is a graph which is stored using separate objects for vertices (class Vertex), edges (class Edge), and the graph (class Graph). These classes do not make sense independently. The Graph class creates Vertexs and Edges by its member functions (e.g. graph.addVertex() and graph.addEdge(aVertex, bVertex)) and returns pointers (or similar) to them. Vertexs and Edges are similarly destroyed by their owning Graph (e.g. graph.removeVertex(vertex) and graph.removeEdge(edge)). The collection of Vertex objects, Edge objects and the Graph object together encode a mathematical graph. In this example the intention is that Vertex/Edge objects are not shared between Graph objects (other design choices are also possible).

一个Graph对象可以存储所有顶点和边的列表，而每个顶点可以存储一个指向其所属Graph的指针。因此，Graph对象表示整个数学图，只要需要数学图，就可以传递它。

不变的例子

图数据结构的一个不变量是顶点被列在它的所有者图的列表中。这个不变量跨越了Vertex对象和Graph对象。多个类型的多个对象可以参与给定的不变量。

封装的例子

与类类似，数据结构得益于封装，它可以防止数据被意外修改。这是因为数据结构需要保留不变量，以便能够以承诺的方式运行，就像类一样。

In the graph data structure example, you would state that Vertex is a friend of Graph, and also make the constructors and data-members of Vertex private so that a Vertex can only be created and modified by Graph. In particular, Vertex would have a private constructor which accepts a pointer to its owning graph. This constructor is called in graph.addVertex(), which is possible because Vertex is a friend of Graph. (But note that Graph is not a friend of Vertex: there is no need for Vertex to be able to access Graph's vertex-list, say.)

术语

数据结构的定义本身就像一个类。我建议我们开始使用术语“广义类”来描述将数据从有效状态移动到另一有效状态的任何数据集、不变量和函数。c++类是广义类的一种特殊类型。不言而喻，友类是将封装从c++类扩展到广义类的精确机制。

(事实上，我希望用“广义类”的概念取代“类”，并使用“本机类”来表示编程语言支持的类的特殊情况。然后，在教授类时，您将学习本机类和这些广义类。但这可能会令人困惑。)