友元

1，friend申明一个友元

friend一般为一句申明式，它位于一个类的内部，它申明一个类或者一个函数为该类的友元。friend并不是定义一个成员函数，所以friend放在public,protected或者private前都可以，完全是一样的。做为一个友元，即表示在该类或者该函数内部可以访问这个类的私有成员，你和朋友之间是不是应该没有什么隐藏的呢。例子：

class A
{
public:
 A(int _a) : a(_a) {}
 friend void test(A&);
 friend class B;
private:
   int a;
};

void test(A& x)
{
 x.a=100;//拥有私有成员a的访问权限
}

class B
{
public:
  void foo();
};

如果friend申明式为一般的非模板类或者函数，则该处可以为首次申明。对于一个类，只能是申明式，对于函数，可以是它的定义式。

class A
{
public:
 A(int _a) : a(_a) {}
 friend void test(A& x)
 {
    x.a = 100;//定义::test()友元函数
 }
 friend class B;
private:
   int a;
};

注意尽管将函数的定义式放在类内部，但它并不是一个成员函数，对于省略受限的定义形式它将成为一个全局函数::test()，当然你也可以申明另外一个类的成员函数为友元，如：

class A
{
public:
 A(int _a) : a(_a) {}
 friend void B::foo();
private:
   int a;
};

总的来说，如果你想在哪里访问类A的私有成员，就在类A内写上一句该处的申明式，并在前面加上friend关键字。

这是一般情况，很简单，但是它会破坏封装的初衷，所以尽量少用；Effective C++中有一个应用的例子，对一个类定义的二元操作符，如果你希望它能对操作数都进行隐式转化，那么就定义一个全局函数，并申明成该类的友元。

2，模板函数作友元

先给一个模板函数，它是一个模板，并不是一个函数：

template<typename T>
void foo1(T);

在定义foo1为某类的友元时，或者要实例化模板参数T，或者给出可演绎的申明式，而且就算是可以演绎的，一对尖括号也不能省。如：

class A
{
public:
  friend void foo1<char>(char);
  friend void foo1<>(double);
};

或者给出限制符::：

class A
{
public:
  friend void ::foo1(char);
};

当然，如果有一般函数具有这种形式，那会优先于模板函数匹配。最后这里的申明式都不能是定义式，必须前至申明（定义）。

3，模板类里的友元

模板类里也能申明2中的友元，但是模板类有模板参数，如果利用了这个模板参数的友元申明，就属这种情形。

template<typename T>
class A
{
public:
  friend void foo1<T>(T);
};

但是，在这里，必须要求foo1在这里是可见的，即不能是首次申明式。如果不使用模板参数，那会是一种有趣的情形。

template<typename T>
class A
{
public:
  friend void foo(){}
};

注意这里是一个定义式，它定义了一个::foo()函数为该模板类的友元，在该模板类具现的时候，::foo()也被具现出来，即：

A<int> a1;// ::foo()首次定义
A<char> a2;// ::foo()第二次定义，违背C++一次定义原则

4，友元模板

如果想定义一系列函数为该类的友元，可以使用友元模板。它和模板的申明式类似，只是在template<>后加了friend关键字。

class A
{
public:
 template<typename T>
 friend void foo();
};

5，能否做为定义式

能做为定义式的情况是：非受限，没有前至::，没有模板参数列表，没一对尖括号。如果是模板申明式，不能是首次申明，在该处必须是可见的。

6，一个完整的例子

template<typename T>
class Rat
{
public:
    Rat(T _a, T _b) : a(_a), b(_b) {}
    friend Rat<T> operator*<T>(Rat<T>&,Rat<T>&);
private:
    T a,b;
};

template<typename T>
Rat<T> operator*(Rat<T> & x, Rat<T> & y)
{
    return Rat<T>(x.a*y.a,x.b*y.b);
}

Rat<T>为T类型的有理数类，定义它的相乘运算，定义一个全局函数，并申明为友元，该函数也应该是模板，希望有如上的程序通过编译。在friend式之前没有operator*()的申明，所以这里不能是首次申明，在前面必须加上申明式：

template<typename T>
Rat<T> operator*(Rat<T> & x, Rat<T> & y);

在这之前又没有Rat<T>的申明，再加上：

template<typename T>
class Rat;

通过编译，或者改成友元模板：

template<typename T>
class Rat
{
public:
    Rat(T _a, T _b) : a(_a), b(_b) {}
    template<typename U>
    friend Rat<U> operator*(Rat<U>&,Rat<U>&);
private:
    T a,b;
};

template<typename T>
Rat<T> operator*(Rat<T> & x, Rat<T> & y)
{
    return Rat<T>(x.a*y.a,x.b*y.b);
}

有细微的不同，Rat<T>申明了一系列友元operator*<U>，当然没必要，只要operator*<T>就够了，但是形式上简单一些。还有一种更简单的形式，就是将定义式放在里面，正是Effective C++里使用的方法：

template<typename T>
class Rat
{
public:
    Rat(T _a, T _b) : a(_a), b(_b) {}
    friend Rat<T> operator*(Rat<T>&x,Rat<T>&y) //定义并申明了::operator*()
    {
        return Rat<T>(x.a*y.a,x.b*y.b);
    }
private:
    T a,b;
};