C++ 友元函數詳解：友元函數在物件導向設計中的應用？

C 友元函數是一種特殊函數，可存取另一個類別的私有和受保護成員。透過聲明友元函數，非成員函數可以與特定類別互動。友元函數的應用包括運算元重載、I/O 操作和底層實作。例如，友元函數可用來重載運算符，支援自訂資料型別之間的運算，如以下案例所示：class Vector { public: friend Vector operator (const Vector& v1, const Vector& v2); };

C 友元函數詳解：在物件導向設計中的應用

什麼是友元函數？

在 C 中，友元函數是一種特殊的函數，它被授予存取另一個類別的私有和受保護成員的權限。這使得非成員函數可以與特定類別進行交互，而不必聲明為該類別的成員函數。

如何宣告友元函數？

有兩種方法可以宣告友元函數：

• 在類別定義中宣告：

class MyClass {
    friend void myFriendFunction();
};

• 使用friend 關鍵字宣告：

class MyClass; // 前向声明

void myFriendFunction() {
    MyClass obj;
    // 访问 MyClass 的私有成员
}

友元函數的應用程式

友元函數在物件導向設計中有多種應用，包括：

• 運算子重載：友元函數可以重載運算符，例如 和*，以支援自訂資料類型之間的運算。
• I/O 運算：友元函數可以提供對類別的I/O 功能，例如<< 和，以簡化物件序列化。
• 底層實作：友元函數可以存取類別的私有成員，以實作複雜的演算法或內部資料結構。

實戰案例：操作符重載

以下程式碼範例展示如何使用友元函數來重載 運算符，以支持兩個Vector 物件的加法：

class Vector {
    int x, y;
public:
    Vector(int _x, int _y) : x(_x), y(_y) {}
    friend Vector operator+(const Vector& v1, const Vector& v2);
};

Vector operator+(const Vector& v1, const Vector& v2) {
    return Vector(v1.x + v2.x, v1.y + v2.y);
}

int main() {
    Vector v1(1, 2), v2(3, 4);
    Vector v3 = v1 + v2;  // 使用重载的 + 运算符
    return 0;
}

在上面的範例中，operator 函數是友元函數，它允許非成員函數存取Vector 類別的私有資料成員x 和y。

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