C++进阶：友元函数的用法与实例_c++ 友元函数-优快云博客

C++进阶：友元函数的用法与实例

一、引言

在C++中，友元函数（Friend Function）是一种特殊的函数，它允许访问类的私有（private）和保护（protected）成员。友元函数不是类的成员函数，但它与类有密切的关系。通过友元函数，可以实现一些特殊的操作，比如重载运算符、实现类之间的协作等。本文将详细介绍友元函数的概念、用法和实例。

二、友元函数的基本概念

友元函数的定义

友元函数是在类中声明的非成员函数。它可以通过在类中使用friend关键字来声明。友元函数可以访问类的私有和保护成员，但不是类的成员函数，因此它不能使用this指针。
友元函数的声明

在类中声明友元函数的语法如下：
```
class ClassName {
    friend ReturnType FunctionName(Parameters);
};
```
其中，ClassName是类的名称，FunctionName是友元函数的名称，Parameters是函数的参数列表。
友元函数的特点
- 访问权限：友元函数可以访问类的私有和保护成员。
- 非成员函数：友元函数不是类的成员函数，因此它不能使用this指针。
- 类外定义：友元函数必须在类外定义，但需要在类中声明。

三、友元函数的用法实例

1. 普通函数作为友元函数

实例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
    private:
        string name;
        int age;

    public:
        Person(string n, int a) : name(n), age(a) {}

        friend void displayPersonInfo(Person p);
};

void displayPersonInfo(Person p) {
    cout << "Name: " << p.name << endl;
    cout << "Age: " << p.age << endl;
}

int main() {
    Person p("Alice", 25);
    displayPersonInfo(p);
    return 0;
}

解释：

Person类有两个私有成员变量name和age。
displayPersonInfo函数被声明为Person类的友元函数，因此它可以访问Person类的私有成员。
在main函数中，创建了一个Person对象p，并调用displayPersonInfo函数来显示p的信息。

2. 类作为友元函数

实例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
    private:
        string name;
        int age;

    public:
        Person(string n, int a) : name(n), age(a) {}

        friend class FriendChecker;
};

class FriendChecker {
    public:
        void displayPersonInfo(Person p) {
            cout << "Name: " << p.name << endl;
            cout << "Age: " << p.age << endl;
        }
};

int main() {
    Person p("Alice", 25);
    FriendChecker fc;
    fc.displayPersonInfo(p);
    return 0;
}

解释：

Person类有两个私有成员变量name和age。
FriendChecker类被声明为Person类的友元类，因此FriendChecker类的成员函数可以访问Person类的私有成员。
在main函数中，创建了一个Person对象p和一个FriendChecker对象fc，并调用fc的displayPersonInfo函数来显示p的信息。

3. 友元函数与运算符重载

实例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Complex {
    private:
        double real;
        double imag;

    public:
        Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}

        friend Complex operator+(Complex c1, Complex c2);
        friend Complex operator-(Complex c1, Complex c2);
        friend ostream& operator<<(ostream& os, Complex c);
};

Complex operator+(Complex c1, Complex c2) {
    return Complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag);
}

Complex operator-(Complex c1, Complex c2) {
    return Complex(c1.real - c2.real, c1.imag - c2.imag);
}

ostream& operator<<(ostream& os, Complex c) {
    os << "(" << c.real << ", " << c.imag << ")";
    return os;
}

int main() {
    Complex c1(1, 2), c2(3, 4);
    Complex c3 = c1 + c2;
    Complex c4 = c1 - c2;

    cout << "c1 + c2 = " << c3 << endl;
    cout << "c1 - c2 = " << c4 << endl;

    return 0;
}

解释：

Complex类有两个私有成员变量real和imag，表示复数的实部和虚部。
operator+、operator-和operator<<被声明为Complex类的友元函数，因此它们可以访问Complex类的私有成员。
在main函数中，创建了两个Complex对象c1和c2，并使用重载的运算符+和-进行复数加法和减法运算，最后使用重载的输出运算符<<输出结果。