C++ 友元、常函数

友元： 

1.友元函数：

友元函数是在类外部声明的普通函数，但在该类中声明为友元，可以直接访问该类的私有成员变量和私有成员函数，使两个类共享同一变量。在类的声明中，通过在函数声明前加上关键字 friend 来指定其为友元函数。

class MyClass {
private:
    int privateData;

    friend void friendFunction(const MyClass& obj);

public:
    MyClass(int data) : privateData(data) {}

    void displayPrivateData() {
        cout << privateData << endl;
    }
};

void friendFunction(const MyClass& obj) {
    cout << "Accessing private data of MyClass: " << obj.privateData << endl;
}

int main() {
    MyClass obj(42);
    friendFunction(obj); // 友元函数可以访问 MyClass 的私有成员
    return 0;
}

友元函数的优缺点：

优点：能够提高效率，表达简单、清晰。

缺点：友元函数破坏了封装机制，尽量不使用。

当需要给类提供一些辅助函数，这些函数需要直接访问类的私有成员时，可以将它们声明为友元函数。

2.友元类：

当两个类需要彼此访问私有成员时，可以将它们声明为友元类。

友元类是指在一个类中将另一个类声明为友元。这样，被声明为友元的类可以访问声明为友元的类的私有成员。在类的声明中，通过在类声明前加上关键字 friend 来指定其为友元类。

class MyClass {
private:
    int privateData;

public:
    MyClass(int data) : privateData(data) {}

    friend class FriendClass;
};

class FriendClass {
public:
    void accessPrivateData(const MyClass& obj) {
        cout << "Accessing private data of MyClass: " << obj.privateData << endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj(42);
    FriendClass friendObj;
    friendObj.accessPrivateData(obj); // 友元类可以访问 MyClass 的私有成员
    return 0;
}

3.友元的作用范围：

友元关系是单向的，它不具有传递性。如果类 A 是类 B 的友元，类 B 不一定是类 A 的友元。此外，友元关系仅适用于直接声明为友元的类或函数，不会继承到派生类。

常函数：

常函数（const function）是指在函数声明和定义中使用 const 关键字修饰的成员函数。

特点：

• 可以读数据成员不能写数据成员，不能进行修改，对函数的功能有更明确的限定；
• 常成员函数不能用来更新类的任何成员变量，也不能调用类中未用const修饰的成员函数，只能调用常成员函数，即常成员函数不能更改类中的成员状态，与const语义相符；
• 常函数能修改传入自身的形参以及内部定义的局部变量；
• 常函数的this指针是const Class*型，常对象只能调用常函数，不能调用普通函数；
• 常函数承诺不会修改对象的状态，因此在常函数中不能修改对象的非静态数据成员（除非该成员为可变mutable成员）。
• 常函数对于保护对象的状态和提供只读访问非常有用。

class MyClass {
private:
    int data;

public:
    MyClass(int value) : data(value) {}

    int getData() const {
        // 常函数，不修改对象的成员变量
        // 只读操作，返回 data 的值
        return data;
    }

    void setData(int value) {
        // 非常函数，可以修改对象的成员变量
        data = value;
    }
};

int main() {
    const MyClass obj(42); // 声明为常对象

    int value = obj.getData(); // 可以调用常函数，读取对象的数据
    cout << "Data: " << value << endl;

    // obj.setData(10); // 错误！常对象不能调用非常函数，会导致编译错误

    return 0;
}

常对象调用常函数：

当一个对象被声明为常对象时，只能调用其常函数。常对象调用常函数时，可以确保对象的状态不会被修改。(常对象是指被声明为 const 的对象)

常函数可以提供对象的只读访问接口，不会对对象进行修改，从而保护对象的状态。