C++:友元函数(第十一章)

背景:运算符重载谈到
如果定义一个Time operator*(double n)的重载运算符
可以进行total = t1*3运算,而不可以total = 3 * t1.
OOP的解决方法就是非成员函数,非成员函数不是由对象调用的,且它使用的值都是显式参数。
total = 3 * t1与total = operator*(3,t1)相关联,原型为Time operator*(double n,const Time &)
有一类特殊的非成员函数可以访问类的私有成员,那就是友元函数

创建友元函数

  • Step 1:声明函数
    原型放在类声明中,在原型前加入关键字friend
    friend Time operator*(double n,const Time &)
    该原型意味着:
  1. operator*()函数在类中声明但不是成员函数,因此不能用成员运算符点来调用
  2. operator*()虽然不是成员函数,但还是有权限使用私有成员.
  • Step 2:定义函数
    因为不是成员函数,所以不要用作用域解析运算符::,且不要再定义中使用关键字friend
Time operator*(double n,const Time & t)
{
      Time sum;
      sum.mins = t.mins * n;
      sum.hours = sum.mins / 60 + t.hours* n;
      sum.mins %= 60;
      return sum;
}

然后既可以调用total = 3* t1


result

也可以将友元函数编写为非友元函数,既(太……nb了),如下代码所示,就是反向调用非友元函数。
ps. 不要再函数原型末尾用const,因为不是成员函数,不用防止自身修改自身的行为。

Time oeprator*(double n, const Time &t)
{
    return t * n 
}

重载<<运算符

如果不用total.Show(),而直接用cout<<total 该多好,就运用到<<重载运算符.
ps. 不要再标准接口比如ostream类中进行修改,那会很危险。所以直接在Time类声明让Time类知道如何使用cout/

  • 第一类<<重载运算符
    因为是cout<<total 而不是total<<cout,所以定义一个友元函数
void operator<<(ostream & os , const Time &t)
{
  os<< t.hours << " hours" <<t.mins<<" mins"; }

然后便可以使用cout<<total ;

  1. 友元和非友元: 该函数不是ostream类的友元函数,对ostream类无害,从始至终都是讲ostream类作为整体使用。而函数可以访问Time的私有成员,所以是Time的友元函数
  2. cout是一个ostream类对象,cout<<Time将导致os是cout的一个别名,引用cout对象。另一个对象是cerr,它将输出发送到标准输出流(显示屏screen)。而且调用cout<<Time应该使用cout本身,所以按引用传递。cerr<<Time 将导致os成为cerr别名。
  • 第二类重载运算符
    如果要使用
cout<<"trip time: " << trip<<"(wednesday)" ;

如果向上面那样定义将行不通。

cout 操作的一点知识:
cout<<x<<y 通常是(cout<<x) << y,从左到右读取。<<左边需要的是一个ostream对象,所以cout<<x也是一个ostream对象(指向ostream对象的引用)

所以只要将定义修改成如下:

ostream & operator(ostream & os, const Time & t)
{
      os<< t.hours<<" hours "<<t.mins<<" mins.";
      return os;}

程序返回ostream引用,传递一个对象引用给它,然后返回值就是传递给他的对象。cout<<trip,被转换为operator<<(cout,trip);
所以cout<<"trip time:"<<trip<<" (wednesday)";使用原理就是,先打印字符串,返回cout对象,然后调用operator<<(cout,trip),然后继续返回cout对象,然后继续打印字符串。

operator<<还可以将输出写入文件

#include<fstream>
..
ofstream fout;
fout.open(“savetime.txt");
Time trip(12,20);
fout<<trip;  // operator<<(fout,trip)
cout的结果

fout结果

对于很多运算符来说,都可以使用友元函数或非友元函数来实现。(除了上面提到的几个必须用成员函数来实现的)
比如

Time operator+(const Time & t) const;
friend Time operator+(const Time &t1, const Time &t2) ;

这两个功能是一样的,但只能定义一个,否则可能产生二义性。一般来说,我喜欢友元函数。

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