الدوال والفئات الصديقة (Friend)

جزء من قسم البرمجة كائنية التوجه في رحلة C++ على Coddy. الدرس 32 من 104.

أحيانًا تحتاج function أو class خارج class إلى الوصول إلى أعضائها الخاصة. وبدلًا من جعل هذه الأعضاء عامة، توفّر C++ الكلمة المفتاحية friend لمنح وصول انتقائي مع الحفاظ على التغليف.

يتم التصريح عن friend function داخل class، لكنها ليست member في ذلك class. ويمكنها الوصول إلى members الخاصة والمحمية في class:

class Box {
    double width;
    
public:
    Box(double w) : width(w) {}
    
    // أعلن printWidth كصديق
    friend void printWidth(const Box& b);
};

// تعريف الدالة الصديقة - ليست دالة عضو
void printWidth(const Box& b) {
    std::cout << b.width;    // يمكنه الوصول إلى العضو الخاص
}

لاحظ أن printWidth مُعرَّفة خارج class من دون معامل حل النطاق. إنها دالة عادية تتمتع بامتيازات وصول خاصة.

يمكنك أيضًا جعل فئة كاملة friend، مما يمنح جميع دوال member فيها access إلى الأعضاء الخاصين:

class Engine {
    int horsepower;
    
    friend class Mechanic;    // يمكن لـ Mechanic الوصول إلى الأعضاء الخاصة
    
public:
    Engine(int hp) : horsepower(hp) {}
};

class Mechanic {
public:
    void diagnose(const Engine& e) {
        std::cout << e.horsepower;    // مسموح - Mechanic هو صديق
    }
};

الصداقة ليست متبادلة - إذا أعلنت Engine أن Mechanic صديق لها، فيمكن لـ Mechanic الوصول إلى Engine members الخاصة، ولكن ليس العكس. استخدم الأصدقاء باعتدال، لأنهم ينشئون اقترانًا وثيقًا بين الفئات. وهم الأكثر فائدة في تحميل operator بشكل زائد وفي دوال المساعدة المرتبطة ارتباطًا وثيقًا.

التحدي

سهل

لننشئ نظام مراسلة آمنًا حيث تحتاج فئة MessageReader إلى وصول خاص لقراءة الرسائل المشفّرة المخزّنة في فئة SecureMessage. هذا سيناريو مثالي لاستخدام الدوال الصديقة والفئات الصديقة.

ستنشئ ملفين لتنظيم التعليمات البرمجية:

SecureMessage.h: عرّف فئة SecureMessage التي تخزّن بيانات الرسالة الخاصة وتمنح وصولًا انتقائيًا للكيانات الموثوقة. يجب أن تحتوي فئتك على:
- أعضاء خاصة: content (سلسلة نصية) وsecretKey (عدد صحيح)
- منشئًا يأخذ المحتوى والمفتاح السري
- صرّح عن MessageReader باعتبارها فئة صديقة حتى تتمكن من الوصول إلى الأعضاء الخاصة
- صرّح عن دالة صديقة decryptMessage(const SecureMessage& msg, int key) تُرجع المحتوى فقط إذا تطابق المفتاح المقدّم مع المفتاح السري، وإلا تُرجع "Access Denied"
ثم عرّف فئة MessageReader في ملف الترويسة نفسه:
- طريقة readContent(const SecureMessage& msg) تصل مباشرةً إلى content الخاص بالرسالة وتُرجعه
- طريقة verifyKey(const SecureMessage& msg, int key) تتحقق مما إذا كان المفتاح المقدّم يتطابق مع secretKey الخاص بالرسالة، وتُرجع "Valid" أو "Invalid"
وأخيرًا، عرّف دالة decryptMessage الصديقة بعد الفئات.
main.cpp: وضّح عمل كل من الدوال الصديقة والفئات الصديقة. اقرأ محتوى رسالة ومفتاحًا سريًا ومفتاح اختبار من الإدخال (كل واحد في سطر منفصل)، ثم:
- أنشئ SecureMessage باستخدام المحتوى والمفتاح السري
- أنشئ كائنًا من MessageReader
- اطبع "Reader access: <content>" باستخدام طريقة readContent() الخاصة بالقارئ
- اطبع "Key verification: <result>" باستخدام verifyKey() مع مفتاح الاختبار
- اطبع "Decrypt with test key: <result>" باستخدام الدالة الصديقة مع مفتاح الاختبار
- اطبع "Decrypt with correct key: <result>" باستخدام الدالة الصديقة مع المفتاح السري الأصلي

تذكّر أن الدوال الصديقة تُعرَّف خارج الفئة من دون معامل تحديد النطاق: فهي دوال عادية تتمتع بامتيازات وصول خاصة. ويمكن لفئة MessageReader، باعتبارها صديقة، الوصول مباشرةً إلى الأعضاء الخاصة في SecureMessage ضمن جميع طرقها.

حوّل مدخلات المفاتيح من سلاسل نصية إلى أعداد صحيحة باستخدام std::stoi(). أدرج ملف الترويسة في main.cpp باستخدام #include "SecureMessage.h".

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include "SecureMessage.h"
using namespace std;

int main() {
    // قراءة المدخلات
    string messageContent;
    string secretKeyStr;
    string testKeyStr;
    
    getline(cin, messageContent);
    getline(cin, secretKeyStr);
    getline(cin, testKeyStr);
    
    int secretKey = stoi(secretKeyStr);
    int testKey = stoi(testKeyStr);
    
    // TODO: أنشئ SecureMessage بالمحتوى والمفتاح السري
    
    // TODO: أنشئ كائن MessageReader
    
    // TODO: Print "Reader access: <content>" using readContent()
    
    // TODO: Print "Key verification: <result>" using verifyKey() with test key
    
    // TODO: Print "Decrypt with test key: <result>" using decryptMessage with test key
    
    // TODO: Print "Decrypt with correct key: <result>" using decryptMessage with secret key
    
    return 0;
}