C++ 编程基础（5）类与对象 | 5.7、友元

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一、友元

前言：

在C++中，友元类和友元函数是一种特殊的访问控制机制，允许一个类授予另一个类或函数特殊的访问权限。通过使用友元类和友元函数，可以绕过类的封装性，直接访问类的私有和受保护成员。本文将详细介绍C++中的友元类与友元函数，并通过示例代码加以说明。

一、友元

1、友元函数

友元函数是一种非成员函数，它被声明为某个类的友元，从而可以访问该类的私有和受保护成员。友元函数通常用于实现与类相关的辅助功能，或者在不改变类接口的情况下扩展类的功能。

1.1、声明友元函数

友元函数的声明可以在类定义内部进行，使用friend关键字。示例如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class Box {
private:
    double width;

public:
    Box(double w) : width(w) {}

    // 声明友元函数
    friend void printWidth(Box box);
};

// 定义友元函数
void printWidth(Box box) {
    cout << "Width of box: " << box.width << endl;
}

int main() {
    Box box(10.0);
    printWidth(box); // 调用友元函数
    return 0;
}

1.2、友元函数的特性

非成员函数： 友元函数不是类的成员函数，没有this指针。
访问权限： 友元函数可以访问类的私有成员和保护成员。
定义位置： 友元函数的定义可以在类内部也可以在类外部，但声明必须在类内部。

2、友元类

友元类是一种类，它被声明为另一个类的友元，从而可以访问该类的私有和受保护成员。友元类通常用于实现两个类之间的紧密耦合，特别是在需要相互访问对方私有成员的情况下。

2.1、声明友元类

友元类的声明也是在类定义内部进行，使用friend关键字。示例如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class Engine; // 前向声明

class Car {
private:
    string model;

public:
    Car(string m) : model(m) {}

    // 声明Engine为友元类
    friend class Engine;
};

class Engine {
public:
    void displayCarModel(Car car) {
        cout << "Car model: " << car.model << endl;
    }
};

int main() {
    Car car("Tesla");
    Engine engine;
    engine.displayCarModel(car); // 调用Engine类的成员函数，它可以访问Car类的私有成员
    return 0;
}