計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)C++考點(diǎn)：私有數(shù)據(jù)成員和友元
面向?qū)ο蟮募s定就是保證所有數(shù)據(jù)成員的私有性。一般我們都是通過(guò)公有成員函數(shù)來(lái)作為公共接口來(lái)讀取私有數(shù)據(jù)成員的。某些時(shí)候，我們稱(chēng)這樣的函數(shù)為取值和賦值函數(shù)。下面是小編為大家?guī)?lái)的關(guān)于私有數(shù)據(jù)成員和友元的知識(shí)，歡迎閱讀。
一、私有數(shù)據(jù)成員的使用
1.取值和賦值成員函數(shù)
面向?qū)ο蟮募s定就是保證所有數(shù)據(jù)成員的私有性。一般我們都是通過(guò)公有成員函數(shù)來(lái)作為公共接口來(lái)讀取私有數(shù)據(jù)成員的。某些時(shí)候，我們稱(chēng)這樣的函數(shù)為取值和賦值函數(shù)。
取值函數(shù)的返回值和傳遞給賦值函數(shù)的參數(shù)不必一一匹配所有數(shù)據(jù)成員的類(lèi)型。
#include iostream.h
class Date
{
int mo, da, yr;
public:
Date(int m,int d,int y) { mo=m; da=d; yr=y; }
int getyear() const { return yr; }
void setyear(int y) { yr = y; }
};
int main()
{
Date dt(4,1,89);
cout< dt.setyear(97);
cout< return 0;
}
上面的例子很簡(jiǎn)單，不分析了。要養(yǎng)成這樣的習(xí)慣，通過(guò)成員函數(shù)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)和改變類(lèi)中的數(shù)據(jù)。這樣有利于軟件的設(shè)計(jì)和維護(hù)。比如，改變Date類(lèi)內(nèi)部數(shù)據(jù)的形式，但仍然用修改過(guò)的getyear()和setyear()來(lái)提供訪(fǎng)問(wèn)接口，那么使用該類(lèi)就不必修改他們的代碼，僅需要重新編譯程序即可。
2.常量成員函數(shù)
注意上面的程序中g(shù)etyear()被聲明為常量型，這樣可以保證該成員函數(shù)不會(huì)修改調(diào)用他的對(duì)象。通過(guò)加上const修飾符，可以使訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象數(shù)據(jù)的成員函數(shù)僅僅完成不會(huì)引起數(shù)據(jù)變動(dòng)的那些操作。
如果程序聲明某個(gè)Date對(duì)象為常量的話(huà)，那么該對(duì)象不得調(diào)用任何非常量型成員函數(shù)，不論這些函數(shù)是否真的試圖修改對(duì)象的數(shù)據(jù)。只有把那些不會(huì)引起數(shù)據(jù)改變的函數(shù)都聲明為常量型，才可以讓常量對(duì)象來(lái)調(diào)用。
3.改進(jìn)的成員轉(zhuǎn)換函數(shù)
下面的程序改進(jìn)了從Date對(duì)象到CustomDate對(duì)象的成員轉(zhuǎn)換函數(shù)，用取值和賦值函數(shù)取代了使用公有數(shù)據(jù)成員的做法。(以前的程序代碼在上一帖中)
#include iostream.h
class CustomDate
{
int da,yr;
public:
CustomDate() {}
CustomDate(int d,int y) { da=d; yr=y; }
void display() const {cout< int getday() const { return da; }
void setday(int d) { da=d; }
};
class Date
{
int mo,da,yr;
public:
Date(int m,int d,int y) { mo=m; da=d; yr=y; }
operator CustomDate() const;
};
Date::operator CustomDate() const
{
static int dys[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
CustomDate cd(0,yr);
int day=da;
for(int i=0;i cd.setday(day);
return cd;
}
int main()
{
Date dt(11,17,89);
CustomDate cd;
cd=dt;
cd.display();
return 0;
}
注意上面的'程序中Date::operator CustomDate()聲明為常量型，因?yàn)檫@個(gè)函數(shù)沒(méi)有改變調(diào)用它對(duì)象的數(shù)據(jù)，盡管它修改了一個(gè)臨時(shí)CustomDate對(duì)象并將其作為函數(shù)返回值。
二、友元
前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)了，私有數(shù)據(jù)成員不能被類(lèi)外的其他函數(shù)讀取，但是有時(shí)候類(lèi)會(huì)允許一些特殊的函數(shù)直接讀寫(xiě)其私有數(shù)據(jù)成員。
關(guān)鍵字friend可以讓特定的函數(shù)或者別的類(lèi)的所有成員函數(shù)對(duì)私有數(shù)據(jù)成員進(jìn)行讀寫(xiě)。這既可以維護(hù)數(shù)據(jù)的私有性，有可以保證讓特定的類(lèi)或函數(shù)能夠直接訪(fǎng)問(wèn)私有數(shù)據(jù)。
1.友元類(lèi)
一個(gè)類(lèi)可以聲明另一個(gè)類(lèi)為其友元，這個(gè)友元的所有成員函數(shù)都可以讀寫(xiě)它的私有數(shù)據(jù)。
#include iostream.h
class Date;
class CustomDate
{
int da,yr;
public:
CustomDate(int d=0,int y=0) { da=d; yr=y; }
void display() const {cout< friend Date; //這兒
};
class Date
{
int mo,da,yr;
public:
Date(int m,int d,int y) { mo=m; da=d; yr=y; }
operator CustomDate();
};
Date::operator CustomDate()
{
static int dys[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
CustomDate cd(0, yr);
for (int i=0;i cd.da+=da;
return cd;
}
int main()
{
Date dt(11,17,89);
CustomDate cd(dt);
cd.display();
return 0;
}
在上面的程序中，有這樣一句 friend Date; 該語(yǔ)句告訴編譯器，Date類(lèi)的所有成員函數(shù)有權(quán)訪(fǎng)問(wèn)CustomDate類(lèi)的私有成員。因?yàn)镈ate類(lèi)的轉(zhuǎn)換函數(shù)需要知道CustomDate類(lèi)的每個(gè)數(shù)據(jù)成員，所以真?zhèn)�Date類(lèi)都被聲明為CustomDate類(lèi)的友元。
2.隱式構(gòu)造函數(shù)
上面程序?qū)ustomDate的構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用私有顯示該類(lèi)需要如下的一個(gè)轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù):
CustomDate(Date& dt);
但是唯一的一個(gè)構(gòu)造函數(shù)是：CustomDate(int d=0;int y=0);
這就出現(xiàn)了問(wèn)題，編譯器要從Date對(duì)象構(gòu)造一個(gè)CustomDate對(duì)象，但是CustomDate類(lèi)中并沒(méi)有定義這樣的轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)。不過(guò)Date類(lèi)中定義了一個(gè)成員轉(zhuǎn)換函數(shù)，它可以把Date對(duì)象轉(zhuǎn)換成CustomDate對(duì)象。于是編譯器開(kāi)始搜索CustomDate類(lèi)，看其是否有一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，能從一個(gè)已存在的CustomDate的對(duì)象創(chuàng)建新的CustomDate對(duì)象。這種構(gòu)造函數(shù)叫拷貝構(gòu)造函數(shù)�？截悩�(gòu)造函數(shù)也只有一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)是它所屬的類(lèi)的一個(gè)對(duì)象，由于CustomDate類(lèi)中沒(méi)有拷貝構(gòu)造函數(shù)，于是編譯器就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)，該函數(shù)簡(jiǎn)單地把已存在的對(duì)象的每個(gè)成員拷貝給新對(duì)象�，F(xiàn)在我們已經(jīng)知道，編譯器可以把Date對(duì)象轉(zhuǎn)換成CustomDate對(duì)象，也可以從已存在的CustomDate對(duì)象生成一個(gè)新的CustomDate對(duì)象。那么上面提出的問(wèn)題，編譯器就是這樣做的：它首先調(diào)用轉(zhuǎn)換函數(shù)，從Date對(duì)象創(chuàng)建一個(gè)隱藏的、臨時(shí)的、匿名的CustomDate對(duì)象，然后用該臨時(shí)對(duì)象作為參數(shù)調(diào)用默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)，這就生成了一個(gè)新的CustomDate對(duì)象。
3.預(yù)引用
上面的例子中還有這樣一句 class Date;
這個(gè)語(yǔ)句叫做預(yù)引用。它告訴編譯器，類(lèi)Date將在后面定義。編譯器必須知道這個(gè)信號(hào)，因?yàn)镃ustomDate類(lèi)中引用了Date類(lèi)，而Date里也引用了CustomDate類(lèi)，必須首先聲明其中之一。
使用了預(yù)引用后，就可以聲明未定義的類(lèi)的友元、指針和引用。但是不可以使用那些需要知道預(yù)引用的類(lèi)的定義細(xì)節(jié)的語(yǔ)句，如聲明該類(lèi)的一個(gè)實(shí)例或者任何對(duì)該類(lèi)成員的引用。
4.顯式友元預(yù)引用
也可以不使用預(yù)引用，這只要在聲明友元的時(shí)候加上關(guān)鍵自class就行了。
#include iostream.h
class CustomDate
{
int da,yr;
public:
CustomDate(int d=0,int y=0) { da=d; yr=y; }
void display() const {cout< friend class Date; //這兒，去掉前面的預(yù)引用
};
class Date
{
... ...
};
Date::operator CustomDate()
{
... ...
}
int main()
{
... ...
}
5.友元函數(shù)
通常，除非真的需要，否則并不需要把整個(gè)類(lèi)都設(shè)為另一個(gè)類(lèi)的友元，只需挑出需要訪(fǎng)問(wèn)當(dāng)前類(lèi)私有數(shù)據(jù)成員的成員函數(shù)，將它們?cè)O(shè)置為該類(lèi)的友元即可。這樣的函數(shù)稱(chēng)為友元函數(shù)。
下面的程序限制了CustomDate類(lèi)數(shù)據(jù)成員的訪(fǎng)問(wèn)，Date類(lèi)中只有需要這些數(shù)據(jù)的成員函數(shù)才有權(quán)讀寫(xiě)它們。
#include iostream.h
class CustomDate;
class Date
{
int mo,da,yr;
public:
Date(const CustomDate&);
void display() const {cout< };
class CustomDate
{
int da,yr;
public:
CustomDate(int d=0,int y=0) { da=d; yr=y; }
friend Date::Date(const CustomDate&);
};
Date::Date(const CustomDate& cd)
{
static int dys[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
yr=cd.yr;
da=cd.da;
for(mo=0;mo<11;mo++)
if(da>dys[mo]) da-=dys[mo];
else break;
mo++;
}
int main()
{
Date dt(CustomDate(123, 89));
dt.display();
return 0;
}
6.匿名對(duì)象
上面main()函數(shù)中Date對(duì)象調(diào)用CustomDate類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)匿名CustomDate對(duì)象，然后用該對(duì)象創(chuàng)建了一個(gè)Date對(duì)象。這種用法在C++中是經(jīng)常出現(xiàn)的。
7.非類(lèi)成員的友元函數(shù)
有時(shí)候友元函數(shù)未必是某個(gè)類(lèi)的成員。這樣的函數(shù)擁有類(lèi)對(duì)象私有數(shù)據(jù)成員的讀寫(xiě)權(quán)，但它并不是任何類(lèi)的成員函數(shù)。這個(gè)特性在重載運(yùn)算符時(shí)特別有用。
非類(lèi)成員的友元函數(shù)通常被用來(lái)做為類(lèi)之間的紐帶。一個(gè)函數(shù)如果被兩個(gè)類(lèi)同時(shí)聲明為友元，它就可以訪(fǎng)問(wèn)這兩個(gè)類(lèi)的私有成員。下面的程序說(shuō)明了一個(gè)可以訪(fǎng)問(wèn)兩個(gè)類(lèi)私有數(shù)據(jù)成員的友元函數(shù)是如何將在兩個(gè)類(lèi)之間架起橋梁的。
#include iostream.h
class Time;
class Date
{
int mo,da,yr;
public:
Date(int m,int d,int y) { mo=m; da=d; yr=y;}
friend void display(const Date&, const Time&);
};
class Time
{
int hr,min,sec;
public:
Time(int h,int m,int s) { hr=h; min=m; sec=s;}
friend void display(const Date&, const Time&);
};
void display(const Date& dt, const Time& tm)
{
cout << dt.mo << '/' << dt.da << '/' << dt.yr;
cout << ' ';
cout << tm.hr << ':' << tm.min << ':' << tm.sec;
}
int main()
{
Date dt(2,16,97);
Time tm(10,55,0);
display(dt, tm);
return 0;
}
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