第17章 友元

第17章 和谐友好、随意使用的成员——友元

家里的好东西、贵重物品一般是不轻易借给别人使用的，如电视机、计算机等，但好朋友例外。C++也是一样，在类里声明为保护或私有的成员都是不外借的，外部不能访问，也就是外部不能对这些保护、私有成员（包括数据成员和函数成员）进行赋值、修改、显示等所有操作。如果外部需要频繁地对这些保护、私有成员进行操作，而且还要兼顾保留一些其他性能时，就可以考虑设置友元函数（就像好朋友一样），这些友元函数就可以与保护或私有成员和谐友好地相处，即可以随意使用了。

怎样才能成为 C++ 的好朋友？又怎样体现和谐友好呢？和 C++ 做朋友吧，这样就能分享到其中的快乐了。

17.1 运用友元计算全班所有科目的总平均分的例题详解

【例 17-1】计算全班所有科目的总平均分，要求使用运算符重载、友元函数编程。

1. 用心分析人想通，机随人行写提纲

大致与例 14-1 的设计思路相同，只不过把 display 成员函数声明为友元函数了。

1. 对号入座写文章，头脑运行改文章

#include<iostream>
using namespace std;

class Ave
{
    protected:
        double ave;
        int s;
    public:
        Ave(double ave1,int s1);
        Ave operator+(Ave a);
        Ave avevalue(Ave b);
        friend void display(Ave c);//把 display 成员函数声明为友元函数
    };

    Ave::Ave(double ave1,int s1)
    {
        ave=avel;
        s=s1;
    }
}

Ave Ave::operator+(Ave a)

{
    ave=ave+a.ave;
    Ave result(ave,s);
    return result;
}

Ave Ave ::avevalue(Ave b)

{
    ave=b.ave/b.s;
    Ave result(ave,s);
    return result;
}

void display(Ave c)//定义友元函数，其格式参考表17-1及17.3节
{
    cout<<c.ave<<endl;
}

void main()
{
    Ave e1(80.6,2);
    Ave e2(87.9,2.0);
    Ave e3(0,2.0);
    e3=e1+e2;
    e3=e3.avevalue(e3);
    display(e3);
}

1. C++帮助且裁判，人定胜机凯歌扬上机实验记录如表17-1所示。

运行结果：

84.25

结果正确。

17.2 勤奋实践，总结评分

17.2.1 习题

1. 在商场购物时，只要在计算机上输入商品的名称，计算机就能输出该商品的现有数量和单价以供选择，请用类编写一个程序实现该操作。

1. 有几个不同类型的用户共享一台打印机，使用时必须先调用一个检测程序，该检测程序用于检测打印机是否有人在使用，请用一个友元函数编写这个检测程序。

3．某商场通过运行商品自动销售情况统计软件来预计进货量，该软件能显示商品名称、销售时间、商品的销售量和商品的库存量，试编写程序实现。

1. 把加法运算符重载为友元函数，该函数做复数相加的工作。

1. 将第7章习题的第5题用友元函数编写程序。

1. 将第7章习题的第6题用友元函数编写程序。

1. 将第7章习题的第4题用友元函数编写程序。

8．试用友元函数编写一道程序，可以查询某校在校学生人数、教职工人数、学校面积、所设专业等学校的公开情况。

1. 将第8章习题的第8题用友元函数编写程序。

1. 将第7章习题的第10题用友元函数编写程序。

17.2.2 思考题

1．输入以2009年1月1日为基准的天数，编写一个程序计算出所输入天数对应的2009年的具体日期。

2．设想生活、工作等场合中的一些浏览、查询或打印公共数据的操作，用友元函数编写程序来实现。

17.2.3 总结评分，继续提高

浏览、体验了例题、习题和思考题之后，说说自己的体会和收获，并认真总结，按表 17-2 给自己评判一下可以得多少分。

不论得分多少，大家都要总结经验，扬长避短，勤奋努力，不断提高。

最后浏览一下本章的第4节，可以先考考自己，然后再浏览，以便使重点知识掌握得更牢固。

17.3 友元知识

怎样才能与 C++ 成为好朋友，好朋友之间又如何相处呢？且往下观赏体验。

17.3.1 在什么情况下用到友元

当需要频繁使用类中的保护或私有成员，想提高程序的运行效率，使得编程更方便，但又对这些成员的某些操作还保留其保护或私有的权限（即对类的整体操作性和程序的封装性不会有完全性的破坏）时，可以考虑用友元函数。

例如，在商场货物的类中，把商品的名称、型号、规格、数量、单价等设置为私有或保护成员，顾客查询商品的操作用友元函数，而将对商品的其他操作设计为函数成员，这样就基本上符合上述应用友元的原则了。

注意：不要滥用友元函数。有的人在程序编写或调试中碰到困难时，就乱用友元函数，虽然可能程序能运行了，但带来的副作用却可能让你得不偿失。

17.3.2 关于友元

首先了解一下友元，再看看友元怎样与 C++ 成为好朋友。

1. 什么是友元

友元是一种函数，它能访问类中的全部成员。

但友元并不是类的成员函数（即使放在类中声明），它是类的朋友，是友元函数。这很容易理解，就像一个人不能既是某个家庭中的成员，又是这个家庭的朋友。

但友元函数又不是普通函数，因为普通函数不能访问类中的所有成员。

2. 友元函数的声明及定义

（1） 友元函数的声明

反元函数的声明与成员函数的声明方法基本一样，只是在原有的成员函数前加上关键字friend，且友元函数只能放在类的内部声明，在类中的任何区域声明均可（如保护、私有、公有区域均可）。

【例 17-2】请声明一个显示类 Ave 的数据的友元函数。

friend void display(Ave c);//把显示（display）成员函数声明为友元函数

（2） 友元函数的定义

反元函数的定义与普通函数的定义方法一样，二者均放在类的外部定义。但反元函数的定义一般放在声明它的类成员函数的外部定义区。

【例 17-3】请定义一个显示类 Ave 的数据的友元函数。

void display(Ave c)//定义显示类 Ave 的数据的友元函数，并定义了类的对象 c 作为形参
{
    cout<<c.ave<<endl;//显示对象 c 的数据成员 ave 的值
}

注意：友元函数的定义的第一行就不要写 friend、类名及类的作用域区分符 “::” 了，用普通函数的格式书写即可。

3. 友元函数的使用方法

当声明和定义了友元函数之后，就可以使用友元函数了。

其使用方法与普通函数的使用方法一样，必须加上对象名来引用类中的成员。

17.3.3 如何运用友元

要在满足要求、又不违反友元函数使用原则的前提下，设计好在何处使用友元函数。使用时按照友元函数的书写格式声明和定义，使用方法与以前所讲的普通函数的使用方法一样，因为友元还是函数，只不过可以友好地使用类中的所有成员罢了。切记：不要滥用友元函数，程序中不一定非要有友元函数。

要根据 C++ 的规则用友元函数与 C++ 交朋友，还要成为好朋友。编写、调试和运行程序时都要看看友元函数有没有触犯 C++ 交朋友的规则，有没有伤害程序的整体性能等。如果有则加以修改，直到它们和谐友好地成为好朋友。

17.4 友元的亮点

1. 在什么情况下用友元的亮点

当需要频繁使用类中的保护或私有成员，想提高程序的运行效率，使得编程更方便，但又对这些成员的某些操作还保留其保护或私有的权限（即对类的整体操作性和程序的封装性不会有完全性的破坏）时，可以考虑用友元函数。

2. 友元具体知识的亮点

1）友元是一种函数，它能访问类中的全部成员。

2）友元不是类的成员函数。

3）友元函数也不是普通函数。

4）友元函数的声明与成员函数的声明方法基本一样，只是在原有的成员函数前加上关键字 friend，且友元函数只能放在类的内部声明。友元函数的定义与普通函数的定义方法一样，二者均放在类的外部定义。但友元函数的定义一般放在声明它的类成员函数的外部定义区。

5）使用友元函数的方法是：与普通函数的使用方法一样，必须加上对象名来引用类中的成员。

3. 运用友元的亮点

1）要在满足要求、又不违反友元函数使用原则的前提下，设计好在何处使用友元函数。

2）使用时按照友元函数的书写格式声明和定义，使用方法与以前所讲的普通函数一样。