c++ 友元（friend）

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c++ 友元（friend）

在 C++ 中，友元（friend） 是一种机制，允许某个类或函数访问另一个类的私有（private）和保护（protected）成员。友元可以是：

友元函数：一个普通函数或另一个类的成员函数。
友元类：一个类可以成为另一个类的友元，从而访问其私有和保护成员。

友元关系打破了类的封装性，因此应谨慎使用，通常用于需要紧密协作的类或函数之间。

友元函数

特点

友元函数是一个普通函数或另一个类的成员函数，但它可以访问类的私有和保护成员。
友元函数不是类的成员函数，因此没有 this 指针。
友元函数需要在类内声明，并使用 friend 关键字。

语法

class ClassName {
    friend ReturnType FunctionName(Parameters); // 声明友元函数
};

示例

以下是一个友元函数的示例：

#include <iostream>

class MyClass {
private:
    int data;

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

    // 声明友元函数
    friend void printData(const MyClass& obj);
};

// 定义友元函数
void printData(const MyClass& obj) {
    std::cout << "Data: " << obj.data << std::endl; // 访问私有成员
}

int main() {
    MyClass obj(42);
    printData(obj); // 调用友元函数
    return 0;
}

输出

Data: 42

解析

printData 是一个普通函数，但它被声明为 MyClass 的友元函数，因此可以访问 MyClass 的私有成员 data。

友元类

特点

一个类可以成为另一个类的友元，从而访问其私有和保护成员。
友元关系是单向的，不具有传递性（如果 A 是 B 的友元，B 不一定是 A 的友元）。
友元关系不能被继承。

语法

class ClassName {
    friend class FriendClassName; // 声明友元类
};

示例

以下是一个友元类的示例：

#include <iostream>

class MyClass {
private:
    int data;

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

    // 声明友元类
    friend class FriendClass;
};

class FriendClass {
public:
    void printData(const MyClass& obj) {
        std::cout << "Data: " << obj.data << std::endl; // 访问 MyClass 的私有成员
    }
};

int main() {
    MyClass obj(42);
    FriendClass friendObj;
    friendObj.printData(obj); // 调用友元类的成员函数
    return 0;
}

输出

Data: 42

解析

FriendClass 是 MyClass 的友元类，因此 FriendClass 的成员函数可以访问 MyClass 的私有成员 data。

友元函数作为另一个类的成员函数

友元函数也可以是另一个类的成员函数。这种情况下，该成员函数可以访问声明它为友元的类的私有和保护成员。

示例

#include <iostream>

class MyClass; // 前向声明

class FriendClass {
public:
    void printData(const MyClass& obj);
};

class MyClass {
private:
    int data;

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

    // 声明 FriendClass 的成员函数为友元函数
    friend void FriendClass::printData(const MyClass& obj);
};

// 定义 FriendClass 的成员函数
void FriendClass::printData(const MyClass& obj) {
    std::cout << "Data: " << obj.data << std::endl; // 访问 MyClass 的私有成员
}

int main() {
    MyClass obj(42);
    FriendClass friendObj;
    friendObj.printData(obj); // 调用友元函数
    return 0;
}