[C++ 从入门到精通] 15.友元函数、友元类、友元成员函数

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一. 前言

众所周知，C++控制对类对象私有成员的访问。通常，公有类方法（public）提供唯一的访问途径，但是有时候这种限制太严格，以至于不适合特定的编程问题。

在这种情况下，C++提供了另外一种形式的访问权限：友元，友元有3种：

• 友元函数；
• 友元类；
• 友元成员函数；

优缺点

• 优点：通过让函数成为类的友元（即：友元函数），可以赋予该函数与类的成员函数相同的访问权限，使其可以访问本类protected、private成员，在某些频繁访问成员变量的地方可以提高性能。

• 缺点：友元破坏了面向对象的封装性。

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二. 友元函数

1、通过friend将一个函数（友元函数是个函数）声明为某个类的友元函数，那么该函数就能访问这个类的所有成员（成员变量、成员函数），无论是public，private，protected。

2、因为友元函数不属于类成员，所以其不受public/protected/private的限制，放在public/protected/private下声明都行。

代码展示：

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
private:
	int data;

	void display(){
		cout << "data = " << data << endl;
	}

	friend void change(int x, A& a); // 将函数change()声明为类A的友元函数
};

void change(int x, A& a)
{
	a.data = x;
	a.display();
}

int main()
{
	A a;
	change(10, a);
	return 0;
}

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三. 友元类

1、可以在类A中把类B声明为类A的友元类，此时，在类B（类A的友元类）的成员函数中，可以访问类A的所有成员（成员变量、成员函数），无论是public，private，protected。

2、由于友元类不属于类成员，所以友元类的声明不受public、protected、private的影响。

代码展示（Tip：为什么需要类B的声明）：

#include <iostream>
using namespace std;

class B; // 类B的声明，类A用到了类B，而类B的定义有可能在类A的定义之后导致编译出错，所以最好先声明一下类B
class A
{
private:
	int data;

	void display()
	{
		cout << "data = " << data << endl;
	}

	friend class B; // 将类B声明为类A的友元类（用到了类B的名字，所以需要前面声明一下class B; ）
};

class B
{
public:
	void change(int x, A& a)
	{
		a.data = x;  //在类B（类A的友元类）的成员函数中，可以访问类A的所有成员（成员变量、成员函数），无论是public，private，protected
		a.display();
	}
};

int main()
{
	A a;
	B b;
	b.change(50, a);

	return 0;
}

注意：每个类都负责控制自己的友元类和友元函数：

• 友元关系不能被继承；
• 友元关系是单向的，比如类B是类A的友元类，但这并不代表类A是类B的友元类；
• 友元关系没有传递性，比如类B是类A的友元类，类C是类B的友元类，但这并不代表类C是类A的友元类；

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四. 友元成员函数

友元成员函数：即是本类的成员函数，又是其他类的友元函数。

代码展示：

A.h（Tip：为什么使用#include "B.h"而不用class B;声明类B）

#ifndef __A_H
#define __A_H

#include <iostream>

//class B;   //注：声明友元成员函数不能仅仅使用类B的声明了，因为在friend void B::change(int x, A& a)不仅仅用到了类B的名字，
             //还用到了其成员函数change()，系统需要先判断类B中是否有其成员函数change()，所以需要用#include "B.h"
#include "B.h"
             
class A
{
private:
	int data;

	void display()
	{
	    std::cout << "data = " << data << std::endl;
	}

	friend void B::change(int x, A& a); // 该函数是友元成员函数的声明：将类B的成员函数change()声明为类A的友元函数
};

#endif

B.h

#ifndef __B_H
#define __B_H

class A; // 类A的声明

class B
{
public:
	void change(int x, A& a); // 只有public的成员函数才能成为其它类的友元函数
};

#endif

B.cpp

#include "A.h"
#include "B.h"

void B::change(int x, A& a)
{
	a.data = x;
	a.display();
}

main.cpp

#include "A.h"
#include "B.h"

int main()
{
	A a;
	B b;
	b.change(50, a);

	return 0;
}

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下雨天，最惬意的事莫过于躺在床上静静听雨，雨中入眠，连梦里也长出青苔。