Класс друга

Дружественный класс в C++ может получить доступ к закрытым и защищенным членам класса , в котором он объявлен как дружественный. ^[1] В значительной степени дружественный класс используется для части структуры данных , представленной классом, для обеспечения доступа к основному классу, представляющему эту структуру данных. Механизм дружественных классов позволяет расширить хранилище и доступ к частям, сохраняя при этом правильную инкапсуляцию , как ее видят пользователи структуры данных.

Подобно дружественному классу, дружественная функция — это функция , которой предоставляется доступ к закрытым и защищенным членам класса, в котором она объявлена как дружественная.

Пример

В следующем примере показано использование дружественного класса для структуры данных графа , где граф представлен основным классом Graph, а вершины графа представлены классом Vertex .

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <unordered_set>

class Graph;

class Vertex {
 public:
  explicit Vertex(std::string name) : edges_(), name_(std::move(name)) {}

  auto begin() const { return edges_.cbegin(); }
  auto end() const { return edges_.cend(); }

  const auto& name() const { return name_; }

 private:
  // Vertex gives access-rights to Graph.
  friend class Graph;

  std::unordered_set<Vertex*> edges_;
  std::string name_;
};

class Graph {
 public:
  ~Graph() {
    while (!vertices_.empty()) {
      auto vertex = vertices_.begin();
      RemoveVertex(*vertex);
    }
  }

  auto AddVertex(const std::string& name) -> Vertex* {
    auto vertex = std::make_unique<Vertex>(name);
    auto iter = vertices_.insert(vertex.get());
    return vertex.release();
  }

  void RemoveVertex(Vertex* vertex) {
    vertices_.erase(vertex);
    delete vertex;
  }

  auto AddEdge(Vertex* from, Vertex* to) {
    // Graph can access Vertex's private fields because Vertex declared Graph as
    // a friend.
    from->edges_.insert(to);
  }

  auto begin() const { return vertices_.cbegin(); }
  auto end() const { return vertices_.cend(); }

 private:
  std::unordered_set<Vertex*> vertices_;
};

Инкапсуляция

Правильное использование дружественных классов увеличивает инкапсуляцию, поскольку позволяет расширить частный доступ к структуре данных к ее частям, которыми владеет структура данных, не разрешая приватный доступ к какому-либо другому внешнему классу. Таким образом, структура данных остается защищенной от случайных попыток взлома инвариантов структуры данных извне.

Важно отметить, что класс не может предоставить себе доступ к частной части другого класса; это нарушит инкапсуляцию. Скорее, класс предоставляет доступ к своим личным частям другому классу, объявляя этот класс дружественным. В примере с графом Graph не может объявить себя другом Vertex. Вместо этого Vertex объявляет Graph другом и таким образом предоставляет Graph доступ к своим частным полям.

Тот факт, что класс выбирает себе друзей, означает, что дружба в целом не симметрична. В примере с графиком Vertex не может получить доступ к частным полям Graph, хотя Graph может получить доступ к частным полям Vertex.

Альтернативы

Аналогичную, но не эквивалентную функцию языка предоставляет C#. internal Ключевое слово модификатора доступа, которое позволяет классам внутри одной сборки получать доступ к закрытым частям других классов. Это соответствует пометке каждого класса как друга другого в той же сборке; Классы друзей более детализированы.

Языки программирования, в которых отсутствует поддержка дружественных классов или аналогичных языковых функций, должны будут реализовать обходные пути для достижения безопасного интерфейса на основе частей со структурой данных. Примеры таких обходных путей:

Сделайте поля частей общедоступными. Это решение уменьшает инкапсуляцию, позволяя нарушать инварианты структуры данных извне.
Переместите все изменяемые структурные данные из части в структуру данных и введите косвенность обратно от каждой части к ее структуре данных. Это решение меняет организацию структуры данных и увеличивает потребление памяти в тех случаях, когда в противном случае в этой информации не было бы необходимости.

Характеристики

Дружба не симметрична – если класс A друг класса B, сорт B не является автоматически другом класса A.
Дружба не транзитивна – если класс A друг класса Bи класс B друг класса C, сорт A не является автоматически другом класса C.
Дружба не передается по наследству – если класс Base друг класса X, подкласс Derived не является автоматически другом класса X; и если класс X друг класса Base, сорт X не является автоматически другом подкласса Derived. Однако, если класс Y друг подкласса Derived, сорт Y также будет иметь доступ к защищенным частям класса Base, так же, как подкласс Derived делает.

См. также

Функция друга

Ссылки

^ «9 Еще о C++» .

Внешние ссылки

[1] «9 Еще о C++» .

[1]