友元函数的工作原理

Question

我想学习如何使用 friend 函数。第一次尝试时，我遇到的问题很少，而且我不知道如何解决。我收到以下错误：

|17|error: 'minutes' was not declared in this scope|
|18|error: 'hours' was not declared in this scope|
|24|error: 'minutes' was not declared in this scope|
|24|error: 'minutes' was not declared in this scope|

这是我目前拥有的所有代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Time
{

    int hours;
    int minutes;
    friend Time operator+(const Time & t);
    friend void x(Time h, Time m );

};

Time operator+(const Time & t)
{
    Time sum;
    sum.minutes = minutes + t.minutes;
    sum.hours = hours + t.hours + sum.minutes / 60;
    sum.minutes %= 60;
    return sum;
}


void x(Time h, Time m) {hours = h; minutes = m;}

Answer 1

当你写：

class Time
{
    friend Time operator+(const Time & t);
};

则operator+不是成员函数。它是一个自由函数，class 声明中的行仅声明此函数是 class Time.

的友元

作为非成员，二进制 operator+ 必须采用 2 个参数。考虑一下您将如何使用它：

Time a,b;
Time c = a + b;

您需要传递 a 和 b 以及 return 一个新的 Time c:

Time operator+(const Time & t1,const Time& t2)
{
    Time sum;
    sum.minutes = t1.minutes + t2.minutes;
    sum.hours = t1.hours + t2.hours + sum.minutes / 60;
    sum.minutes %= 60;
    return sum;
}

您对 x 也有类似的问题，但我不明白它应该做什么。如果您了解 operator+ 的问题，您应该也能解决这个问题。

Answer 2

这些错误信息

|17|error: 'minutes' was not declared in this scope|

|18|error: 'hours' was not declared in this scope|

表示在这个函数定义内

Time operator+(const Time & t)
{
    Time sum;
    sum.minutes = minutes + t.minutes;
                  ^^^^^^^
    sum.hours = hours + t.hours + sum.minutes / 60;
                ^^^^^
    sum.minutes %= 60;
    return sum;
}

未声明变量 minutes 和 hours。该函数不是 class 的成员函数。所以这些变量不是classTime对象的数据成员。它们是未声明的标识符。

友元函数不像非静态成员 class 函数那样获取隐式参数 this。

这些错误信息

|24|error: 'minutes' was not declared in this scope|

|24|error: 'minutes' was not declared in this scope|

同义。函数 x 不是 class 时间的成员函数。

如果友元函数operator +重载二元运算符+，那么它应该有两个参数。

至于第二个友元函数，它的任务似乎是为 Time.

类型的对象设置值

友元函数应该按照下面的演示程序所示的方式声明和定义。

#include <iostream>
#include <iomanip>

class Time
{
    int hours;
    int minutes;
    friend Time operator +( const Time &t1, const Time &t2 );
    friend void x( Time &t, int h, int m );
    friend std::ostream & operator <<( std::ostream &is, const Time &t );
};

Time operator +( const Time &t1, const Time &t2 )
{
    const int HOURS_IN_DAY = 24;
    const int MINUTES_IN_HOUR = 60;

    Time t;

    t.hours  = t1.hours + t2.hours + ( t1.minutes + t2.minutes ) / MINUTES_IN_HOUR;
    t.hours %= HOURS_IN_DAY;
    t.minutes = ( t1.minutes + t2.minutes ) % MINUTES_IN_HOUR;

    return t;
}

void x( Time &t, int h, int m )
{
    t.hours = h;
    t.minutes = m;
}

std::ostream & operator <<( std::ostream &os, const Time &t )
{
    return 
    os << std::setw( 2 ) << std::setfill( '0' ) << t.hours 
       << ':'
       << std::setw( 2 ) << std::setfill( '0' ) << t.minutes; 
}

int main() 
{
    Time t1;

    x( t1, 16, 10 );

    std::cout << t1 << '\n';

    Time t2;

    x( t2, 10, 20 );

    std::cout << t2 << '\n';

    std::cout << t1 + t2 << '\n';

    return 0;
}

程序输出为

16:10
10:20
02:30

Answer 3

friend functions/classes 是 functions/classes 可以访问 private 和 protected 成员。

友元函数不是 class 的成员函数，它被声明为友元函数，因此它没有隐式指针 this 所以在：

void x(Time h, Time m) {hours = h; minutes = m;} // doesn't compile

因为只要 hours 和 minutes 是 class Time 类型对象的数据成员，您就需要通过 class.

假设您的 class Time 有一个名为 setMinutes() 的成员函数，其定义为：

int Times::SetMinutes(int h, int m)
{
       hours = h; // in fact it is translated as: this->hours = h;
       this->minutes = m;
}

您可能已经看到插入运算符 << 被 class 以这种方式重载：

friend std:ostream& operator<<(std::ostream& out, const Time& rhs) // friend here is only to access private and protected members
{
        out << rhs.hours << " " << rhs.minutes; // not out << hours << minutes;   * if the keyword `friend` is removed then this line will not compile: "accessing private members".
        return out;
}

另外 + 运算符的声明不正确：
```
friend Time operator+(const Time & t);
```

因为+是一个二元运算符所以它需要两个操作数"lhs"和"rhs"所以你可以：

     friend Time operator+(const Time & lsh, const Time& rhs);

或者：

     Time operator+(const Time & t); // OK

第二个版本有效，因为 + 是一个成员函数：这意味着它通过取消引用 [=] 使用运算符调用的对象作为 "lhs" 19=] 和参数 t 为 "rhs".
首选版本是 friend。

友元函数的工作原理

How friend function works

c++

class

operator-overloading

friend-function

c++11