友元 C++进修之路系列

1.定义

        友元（Friend）是C++中一种特殊的访问控制机制，它允许一个类或函数访问另一个类的私有成员。友元在一些特殊情况下非常有用，但也应谨慎使用，因为它会打破封装性和数据隐藏原则。

        当一个类或函数被声明为另一个类的友元时，它就能够绕过访问权限进行访问，即使这些成员在普通情况下对外是不可见的。友元的作用类似于家庭中的密友，可以借助其特殊身份获得其他成员私有信息的访问权。然而，友元并不是简单的双向关系，即A类是B类的友元，B类也是A类的友元，这种关系并不成立。友元有三种：友元函数、友元类、友元成员函数。

2.友元函数

class ClassA
{
public:
	ClassA() { private_data = 5; };
private:
	int private_data;
	friend void FriendFunction(ClassA& class_a);
};

void FriendFunction(ClassA& class_a)
{
	printf("%d\n", class_a.private_data);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	ClassA class_a;
	FriendFunction(class_a);
}

        FriendFunction是ClassA的友元函数，因此FriendFunction可以直接访问ClassA的私有成员。

3.友元类

class ClassB;
class ClassA
{
public:
	ClassA() { private_data = 5; };
private:
	int private_data;
	friend class ClassB;
};

class ClassB
{
public:
	void GetClassAPrivate(ClassA& class_a)
	{
		printf("%d\n", class_a.private_data);
	};
};
int main(int argc, char* argv[])
{
	ClassA class_a;
	ClassB class_b;
	class_b.GetClassAPrivate(class_a);
}

        主要语法：friend class FriendClass;

        ClassB是ClassA的友元类，因此ClassB可以直接访问ClassA的私有成员

4.友元成员函数

class ClassA;
class ClassB
{
public:
	void GetClassAPrivate(ClassA& class_a);
};

class ClassA
{
public:
	ClassA() { private_data = 5; };
	friend void ClassB::GetClassAPrivate(ClassA& class_a);

private:
	int private_data;
};

void ClassB::GetClassAPrivate(ClassA& class_a)
{
	printf("%d\n", class_a.private_data);
};

int main(int argc, char* argv[])
{
	ClassA class_a;
	ClassB class_b;
	class_b.GetClassAPrivate(class_a);
}

注意：友元成员函数，应该这么理解ClassB的成员函数是ClassA的友元成员函数，意思是成员函数是ClassB不是ClassA的不要弄混了。由于需要把ClassB的某个成员函数定义为ClassA的友元成员函数，因此ClassB的类定义要放在ClassA之前，不然的话ClassA不知道ClassB有哪些成员函数。

5.使用场景

1. 访问私有成员：主要作用是允许外部函数或类访问另一个类的私有成员，从而实现对类的细粒度控制。
2. 操作符重载：当需要重载类的操作符（如<<、>>、+、-等）时，友元函数可以访问私有成员，实现合适的操作。
3. 提高效率：在某些情况下，使用友元函数可以提高程序的执行效率，因为它可以直接访问类的私有成员，而不需要通过访问器函数（getter和setter）。

6.缺点

1. 破坏封装性：友元函数可以突破类的封装性，使得类的私有成员可以被外部函数直接访问，可能会降低代码的安全性和可维护性。（友元也破环了类的隐藏与封装，所以必须慎用 （牺牲安全，提高效率））
2. 难以维护：当程序变得复杂时，友元函数的使用可能会导致代码变得难以理解和维护。

注：友元不能 继承，交换，传递！

7.引用

C++友元详解_c++中的友元-优快云博客

C++——友元（友元函数、友元类和友元成员函数详解）_小羊Linux客栈的博客-优快云博客