Класс друзей
Класс друга в C++ может получить доступ к закрытым и защищенным членам класса , в котором он объявлен как друг. [1] Дружественный класс используется для части структуры данных, представленной классом, для обеспечения доступа к основному классу, представляющему эту структуру данных. Механизм дружественного класса позволяет расширить хранилище и доступ к частям, сохраняя при этом правильную инкапсуляцию с точки зрения пользователей структуры данных.
Подобно классу друга, функция друга — это функция , которой предоставляется доступ к закрытым и защищенным членам класса, в котором она объявлена как дружественная.
Пример
В следующем примере демонстрируется использование дружественного класса для структуры данных графа, где граф представлен основным классом Graph, а вершины графа представлены классом Vertex.
#include <иопоток> #include <память> #include <строка> #include <неупорядоченный_набор> график классов ;класс Вершина { общественность : явный Vertex ( std :: string name ) : ребра_ (), name_ ( std :: move ( name )) {} auto begin () const { return edge_ . cначало (); } auto end () const { return edge_ . цента (); } const auto & name () const { return name_ ; } частный : // Vertex дает права доступа к Graph. График класса друзей ; std :: unordered_set < Vertex *> edge_ ; std :: имя_строки_ ; _ }; график класса { общественность : ~ График () { в то время как ( ! вершины_ . пусто ()) { авто вершина = вершины_ . начать (); Удалить Вершину ( * вершина ); } } auto AddVertex ( const std :: string & name ) -> Vertex * { auto vertex = std :: make_unique < Vertex > ( имя ); авто итер = вершины_ . вставить ( вершина . получить ()); обратная вершина . освободить (); } пустота RemoveVertex ( вершина * вершина ) { вершины_ . стереть ( вершину ); удалить вершину ; } auto AddEdge ( вершина * из , вершина * в ) { // Graph может получить доступ к приватным полям Vertex, потому что Vertex объявил Graph // другом. от -> края_ . вставить ( в ); } auto begin () const { return vertices_ . cначало (); } auto end () const { return vertices_ . цента (); } частный : std :: unordered_set < Vertex *> vertices_ ; };Инкапсуляция
Надлежащее использование дружественных классов увеличивает инкапсуляцию, поскольку позволяет расширить частный доступ структуры данных к ее частям --- которыми владеет структура данных --- без разрешения частного доступа 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 закрытой части другого класса; это нарушит инкапсуляцию. Скорее, класс предоставляет доступ к своим собственным закрытым частям другому классу, объявляя этот класс другом. В примере с графом Graph не может объявить себя дружественной Vertex. Скорее, Vertex объявляет Graph другом и, таким образом, предоставляет Graph доступ к своим закрытым полям.
Тот факт, что класс сам выбирает себе друзей, означает, что дружба в общем случае не является симметричной. В примере с графом Vertex не может получить доступ к закрытым полям Graph, хотя Graph может получить доступ к закрытым полям Vertex.
Альтернативы
Аналогичная, но не эквивалентная языковая функция предоставляется внутренним ключевым словом C#, 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 подобных 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 из каждой части в ее структуру данных. Это решение изменяет 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
Aявляется другом классаB, классBавтоматически не является другом классаA. - Дружба не транзитивна : если класс
Aявляется другом классаB, а классBявляется другом классаC, классAавтоматически не является другом классаC. - Дружба не наследуется — если класс
Baseявляется другом классаX, подклассDerivedне является автоматически другом классаX; и если классXявляется другом классаBase, классXавтоматически не является другом подклассаDerived. Однако, если классYявляется другом подклассаDerived, классYтакже будет иметь доступ к защищенным частям классаBase, какDerivedэто делает подкласс.
Смотрите также
использованная литература
внешняя ссылка
