bool String::operator==( const String &rhs ) const
{
if ( _size != rhs._size ) return false;
return strcmp( _string, rhs._string ) ? false : true;
}
Нам пришлось модифицировать способ обращения к закрытым членам класса String. Поскольку новый оператор равенства – это глобальная функция, а не функция-член, у него нет доступа к закрытым членам класса String. Для получения размера объекта String и лежащей в его основе C-строки символов используются функции-члены size()
и c_str().
Альтернативной реализацией является объявление глобальных операторов равенства друзьями класса String. Если функция или оператор объявлены таким образом, им предоставляется доступ к неоткрытым членам.
Объявление друга (оно начинается с ключевого слова friend) встречается только внутри определения класса. Поскольку друзья не являются членами класса, объявляющего дружественные отношения, то безразлично, в какой из секций – public, private или protected – они объявлены. В примере ниже мы решили поместить все подобные
class String {
friend bool operator==( const String &, const String & );
friend bool operator==( const char *, const String & ); friend bool operator==( const String &, const char * );
public:
// ... остальная часть класса String
объявления сразу после заголовка класса:
};
В этих трех строчках три перегруженных оператора сравнения, принадлежащие глобальной области видимости, объявляются друзьями класса String, а следовательно, в
//дружественные операторы напрямую обращаются к закрытым членам
//класса String
bool operator==( const String &str1, const String &str2 )
{
if ( str1._size != str2._size ) return false;
return strcmp( str1._string, str2._string ) ? false : true;
их определениях можно напрямую обращаться к закрытым членам данного класса:
inline bool operator==( const String &str, const char *s )
{
return strcmp( str._string, s ) ? false : true;
}
}
// и т.д.
Можно возразить, что в данном случае прямой доступ к членам _size и _string необязателен, так как встроенные функции c_str() и size() столь же эффективны и при этом сохраняют инкапсуляцию, а значит, нет особой нужды объявлять операторы равенства для класса String его друзьями.
Как узнать, следует ли сделать оператор, не являющийся членом класса, его другом или воспользоваться функциями доступа? В общем случае разработчик должен сократить до минимума число объявленных функций и операторов, которые имеют доступ к внутреннему представлению класса. Если имеются функции доступа, обеспечивающие равную эффективность, то предпочтение следует отдать им, тем самым изолируя операторы в пространстве имен от изменений представления класса, как это делается и для других функций. Если же разработчик класса не предоставляет функций доступа для некоторых членов, а объявленный в пространстве имен оператор должен к этим членам обращаться, то использование механизма друзей становится неизбежным.
Наиболее часто такой механизм применяется для того, чтобы разрешить перегруженным операторам, не являющимся членами класса, доступ к его закрытым членам. Если бы не необходимость обеспечить симметрию левого и правого операндов, то перегруженный оператор был бы функцией-членом с полными правами доступа.
Хотя объявления друзей обычно употребляются по отношению к операторам, бывают случаи, когда функцию в пространстве имен, функцию-член другого класса или даже целый класс приходится объявлять таким образом. Если один класс объявлен другом второго, то все функции-члены первого класса получают доступ к неоткрытым членам другого. Рассмотрим это на примере функций, не являющихся операторами.
Класс должен объявлять другом каждую из множества перегруженных функций, которой
extern ostream& storeOn( ostream &, Screen & ); extern BitMap& storeOn( BitMap &, Screen & ); // ...
class Screen
{
friend ostream& storeOn( ostream &, Screen & );
friend BitMap& storeOn( BitMap &, Screen & ); // ...
он хочет дать неограниченные права доступа:
};
Если функция манипулирует объектами двух разных классов и ей нужен доступ к их неоткрытым членам, то такую функцию можно либо объявить другом обоих классов, либо сделать членом одного и другом второго.
Объявление функции другом двух классов должно выглядеть так:
class |
Window; // это всего лишь объявление |
class |
Screen { |
friend bool is_equal( Screen &, Window & );
// ...
};
class Window {
friend bool is_equal( Screen &, Window & );
// ...
};
Если же мы решили сделать функцию членом одного класса и другом второго, то
class Window; class Screen {
//copy() - член класса Screen Screen& copy( Window & );
//...
};
class Window {
//Screen::copy() - друг класса Window friend Screen& Screen::copy( Window
&);
//...
};
объявления будут построены следующим образом:
Screen& Screen::copy( Window & ) { /* ... */ }
Функция-член одного класса не может быть объявлена другом второго, пока компилятор не увидел определения ее собственного класса. Это не всегда возможно. Предположим, что Screen должен объявить некоторые функции-члены Window своими друзьями, а Window – объявить таким же образом некоторые функции-члена Screen. В таком случае
class Window; class Screen { friend class
Window;
// ...
весь класс Window объявляется другом Screen:
};
К закрытым членам класса Screen теперь можно обращаться из любой функции-члена
Window. Упражнение 15.6
Реализуйте операторы ввода и вывода, определенные для класса Screen в упражнении 15.5, в виде друзей и модифицируйте их определения так, чтобы они напрямую обращались к закрытым членам. Какая реализация лучше? Объясните почему.