c++ - 什么时候应该使用友元类？

Question

<分区>

Answer 1

Friend 用于授予选择性访问，就像 protected 访问说明符一样。也很难想出使用 protected 真正有用的正确用例。

通常，友元类在存在有意强耦合的设计中很有用:您需要在两个类之间建立特殊关系。更具体地说，一个类需要访问另一个类的内部结构，而您不希望使用公共(public)访问说明符向所有人授予访问权限。

经验法则:如果 public 太弱而 private 太强，您需要某种形式的选定访问权限:protected或 friend(Java 中的包访问说明符起着相同的作用)。

示例设计

例如，我曾经写过一个简单的秒表类，我想在其中隐藏 native 秒表分辨率，但让用户使用单个方法查询耗时，并将单位指定为某种变量(例如，由用户偏好选择)。而不是说 elapsedTimeInSeconds()、elapsedTimeInMinutes() 等方法，我想要类似 elapsedTime(Unit::seconds)。为了实现两个这两个目标，我无法将 native 分辨率设置为公开或私有(private)，因此我提出了以下设计。

实现概述

class StopWatch;

// Enumeration-style class.  Copy constructor and assignment operator lets
// client grab copies of the prototype instances returned by static methods.
class Unit
{
friend class StopWatch;
    double myFactor;
    Unit ( double factor ) : myFactor(factor) {}
    static const Unit native () { return Unit(1.0); }
public:
        // native resolution happens to be 1 millisecond for this implementation.
    static const Unit millisecond () { return native(); }

        // compute everything else mostly independently of the native resolution.
    static const Unit second () { return Unit(1000.0 / millisecond().myFactor); }
    static const Unit minute () { return Unit(60.0 / second().myFactor); }
};

class StopWatch
{
    NativeTimeType myStart;
    // compute delta using `NativeNow()` and cast to
    // double representing multiple of native units.
    double elapsed () const;
public:
    StopWatch () : myStart(NativeNow()) {}
    void reset () { myStart = NativeNow(); }
    double elapsed ( const Unit& unit ) const { return elapsed()*unit.myFactor; }
};

如您所见，此设计实现了两个目标:

1. native 分辨率永远不会暴露
2. 可以存储所需的时间单位等。

讨论

我非常喜欢这个设计，因为最初的实现存储了本地时间单位的倍数并执行除法以计算耗时。有人提示除法太慢后，我更改了 Unit 类来缓存被除数，使 elapsed() 方法(稍微)更快。

总的来说，应该力求强内聚弱耦合。这也是为什么friend这么少用的原因，建议降低类之间的耦合度。但是，在情况下，强耦合可以提供更好的封装。在这些情况下，您可能需要一个 friend 。