我一直在阅读c++常见问题,对朋友声明很好奇。我个人从未使用过它,但我对探索这门语言很感兴趣。
使用friend的一个好例子是什么?
读了一些常见问题,我喜欢<< >>操作符重载和添加作为这些类的朋友的想法。然而,我不确定这如何不会破坏封装。什么时候这些异常可以保持在OOP的严格范围内?
我一直在阅读c++常见问题,对朋友声明很好奇。我个人从未使用过它,但我对探索这门语言很感兴趣。
使用friend的一个好例子是什么?
读了一些常见问题,我喜欢<< >>操作符重载和添加作为这些类的朋友的想法。然而,我不确定这如何不会破坏封装。什么时候这些异常可以保持在OOP的严格范围内?
当前回答
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。
其他回答
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。
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。
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。
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。
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。