C++ friend class与namespace冲突引起的思考

在C++中，friend class作为一种特殊的机制可以达到访问外部类私有成员的目的，因为这在某种程度上破坏了面向对象的封装性，所以friend class的应用场景非常有限。在组里的代码中，由于测试类(we call it TestSuite.cpp)需要访问被测试类的私有方法或者私有成员，而by default私有成员和函数对外是不可见的，那使用friend class也就是顺利成章的事情。

以下为一个具体实例：

class Manager

{

    public:

      Manager* getInstance(); 

      friend class ManagerTesterSuite; //declaration of friend class

    private:

      bool execute();

};



class ManagerTesterSuite

{

    public:

       void runTest() {

         Manager* manager = Manager::getInstance();

         Assert(manager.execute());

       }

        

}

以上例子就是一个简单的说明。不过程序的世界总是会有各种复杂的情况，今天为一个类写了测试类却总是通不过编译，错误是测试类无法访问对象类的私有成员，经过一番思考，我认为问题出在friend class的声明方式上，就是说test class并没有被正确的证明为对象类的friend class，因此它没有权限来访问对象类的私有方法。经过仔细对照，问题出在两个class存在于不同的namespace，如下：

 

 

//Manager.h 

 

namespace A {
class Manager 

{

  public:

    Manager* getInstance();

    friend class ManagerTestSuite;

  private:

    bool execute();

};

}

//ManagerTestSuite.h

class ManagerTestSuite

{
   private:
     void runTest() {
       Manager* manager = Manager::getInstance();
       Assert(manager->execute()); //failed to pass compiler here
     }
};

 

在网上搜索的相关文章之后，结论是在Manager中声明ManagerTestSuite是不可见的，因为Manager属于namespace A, 但ManagerTestSuite属于global namespace，解析错误。解决方法有两个： 1.把ManagerTestSuite也放到同一个namespace中，变成 namespace A { class ManagerTestSuite {...}; }； 方法二是在Manager class中正确声明ManagerTestSuite，包括前置声明ManagerTestSuite，毕竟在声明friend class的时候明确说明global namespace，这个代码应该如下：

//Manager.h

class ManagerTestSuite; //前置声明

namespace A

{

  class Manager 

  {

     public:

       Manager* getInstance();

       friend class ::ManagerTestSuite; //显示声明为全局namespace 

     private:

       bool execute();

  };

}

 

问题貌似解决了，但是我的疑问是，为什么子命名空间(namespace A)的class无法直接声明父命名空间(global namespace)中的class？认真搜索了下namespace的机制和friend class的用法。原来问题的关键在于在命名空间A中的class声明friend class的时候，相当于在namespace A中加入了一条friend class的前置声明，但是friend class不存在于空间A中，所以前置声明无效，从而friend class的声明也就失效了。换句话说，friend class在子命名空间是可见的，但是做前置声明的时候还是需要将完整的namespace路径搞对，在这个例子中，需要显示的表明friend class存在于global namespace中。因此，解决办法就是显示的在namespace A外面前置声明friend class，并且在声明friend class的时候显示标明是"::"全局空间下的class，这样就全部打通了，friendship也就建立起来了。