Бьерн Страуструп - Язык программирования С++. Главы 5-8
Страница 13. Друзья
|
|
Страница 13 из 88
5.4.1 Друзья Пусть определены два класса: vector (вектор) и matrix (матрица).
Каждый из них скрывает свое представление, но дает полный набор операций
для работы с объектами его типа. Допустим, надо определить функцию,
умножающую матрицу на вектор. Для простоты предположим, что
вектор имеет четыре элемента с индексами от 0 до 3, а в матрице
четыре вектора тоже с индексами от 0 до 3. Доступ к элементам
вектора обеспечивается функцией elem(), и аналогичная функция есть
для матрицы. Можно определить глобальную функцию multiply
(умножить) следующим образом:
vector multiply(const matrix& m, const vector& v);
{
vector r;
for (int i = 0; i<3; i++) { // r[i] = m[i] * v;
r.elem(i) = 0;
for (int j = 0; j<3; j++)
r.elem(i) +=m.elem(i,j) * v.elem(j);
}
return r;
}
Это вполне естественное решение, но оно может оказаться очень
неэффективным. При каждом вызове multiply() функция elem() будет
вызываться 4*(1+4*3) раз. Если в elem() проводится настоящий
контроль границ массива, то на такой контроль будет потрачено
значительно больше времени, чем на выполнение самой функции, и в
результате она окажется непригодной для пользователей. С другой
стороны, если elem() есть некий специальный вариант доступа без
контроля, то тем самым мы засоряем интерфейс с вектором и матрицей
особой функцией доступа, которая нужна только для обхода контроля.
Если можно было бы сделать multiply членом обоих классов
vector и matrix, мы могли бы обойтись без контроля индекса при
обращении к элементу матрицы, но в то же время не вводить специальной
функции elem(). Однако, функция не может быть членом двух классов.
Надо иметь в языке возможность предоставлять функции, не являющейся
членом, право доступа к частным членам класса. Функция - не член
класса, - имеющая доступ к его закрытой части, называется другом
этого класса. Функция может стать другом класса, если в его
описании она описана как friend (друг). Например:
class matrix;
class vector {
float v[4];
// ...
friend vector multiply(const matrix&, const vector&);
};
class matrix {
vector v[4];
// ...
friend vector multiply(const matrix&, const vector&);
};
Функция-друг не имеет никаких особенностей, за исключением права
доступа к закрытой части класса. В частности, в такой функции
нельзя использовать указатель this, если только она действительно
не является членом класса. Описание friend является настоящим
описанием. Оно вводит имя функции в область видимости класса,
в котором она была описана, и при этом происходят обычные проверки
на наличие других описаний такого же имени в этой области
видимости. Описание friend может находится как в общей, так и в
частной частях класса, это не имеет значения.
Теперь можно написать функцию multiply, используя элементы
вектора и матрицы непосредственно:
vector multiply(const matrix& m, const vector& v)
{
vector r;
for (int i = 0; i<3; i++) { // r[i] = m[i] * v;
r.v[i] = 0;
for ( int j = 0; j<3; j++)
r.v[i] +=m.v[i][j] * v.v[j];
}
return r;
}
Отметим, что подобно функции-члену дружественная функция
явно описывается в описании класса, с которым дружит. Поэтому она
является неотъемлемой частью интерфейса класса наравне с
функцией-членом.
Функция-член одного класса может быть другом другого класса:
class x {
// ...
void f();
};
class y {
// ...
friend void x::f();
};
Вполне возможно, что все функции одного класса являются друзьями
другого класса. Для этого есть краткая форма записи:
class x {
friend class y;
// ...
};
В результате такого описания все функции-члены y становятся друзьями
класса x.
|