【C++】类的朋友(friend)

本文深入探讨C++中的友元机制,解释如何通过friend关键字声明全局函数或类为特定类的朋友,允许其访问该类的私有和保护成员。讨论了友元的正负面作用,并对比了友元函数与成员函数的区别。

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我把你当朋友,你就能访问我的一切(是真的一切);但你不将我当作朋友,我就不能访问你的一切。

定义与使用

在类A中,用friend关键字可以将一个全局函数声明为该类的“朋友”,也可以将另一个类声明为该类的“朋友”。

(1)friend声明语句:位置自由,一般放在类体大括号的最前头。

(2)朋友的权利:可以无限地访问该类的所有成员。不受protected/private的限制

class Object
{
	//将全局函数Print声明为“朋友”
	friend void Print(Object* p);
	//将类Something声明为“朋友”
	friend class Something;
};

来看一个简单的例子:

#include "pch.h"
#include <iostream>
#include "stdio.h"

class Object
{
	friend void Print(Object* p);
	friend class Something;
public:
	Object(int v): value(v)
	{}
private:
	int value;
};

void Print(Object* p)
{
	printf("value:%d \n", p->value);
}

class Something 
{
public:
	void Test(Object* p)
	{
		printf("value:%d \n", p->value);
	}
};


int main()
{
	Object a(5);
	Print(&a);
	Something s;
	s.Test(&a);
	return 0;
}

注意:朋友关系是单向的,Something类可以自由访问Object类,但反过来不行。

负面作用:friend是不常用的语句,它破坏了访问修饰符的作用,对类的封装构成威胁。

正面作用:在封装一个模块时,模块中的多个类,那么他们之间可以互为朋友以便操作。也就是说模块内部都是朋友,可以互相使用,但外部的人就得受访问修饰符的限制。(一般只有这种情况才会用到friend)

友元函数和类的成员函数的区别

(1)成员函数有this指针,而友元函数没有this指针。

(2)友元函数是不能被继承的,就像父亲的朋友未必是儿子的朋友。

 

### C++11 中 `friend` 关键字的用法和特性 #### 定义与作用 `friend` 关键字用于声明友元函数或友元。这使得被声明的对象能够访问该中的私有成员和保护成员,即使这些成员通常对外部不可见。 #### 友元函数 当一个函数被声明为某个的友元时,它可以访问这个的所有成员,包括私有的和受保护的成员。下面是一个简单的例子: ```cpp class MyClass { private: int value; public: MyClass(int v) : value(v) {} friend void display(MyClass obj); }; void display(MyClass obj) { std::cout << "Value is: " << obj.value; // Accessing private member } ``` 这里定义了一个名为 `MyClass` 的,并将其构造函数初始化为接收整数参数。通过将全局范围内的 `display()` 函数标记为 `friend`,可以在不违反封装原则的情况下直接操作对象内部的数据[^3]。 #### 友元 除了单个函数外,还可以指定整个作为另一个朋友。这意味着前者可以获得后者所有的非公有属性以及方法。考虑如下场景: ```cpp class FriendClass; class OriginalClass { private: double secretNumber; public: OriginalClass(double num):secretNumber(num){} friend class FriendClass; }; class FriendClass { public: void showSecret(OriginalClass& oc){ cout<<"The hidden number inside OriginalClass instance:"<<oc.secretNumber<<endl; } }; ``` 在这个案例里,`FriendClass` 成为了 `OriginalClass` 的好朋友,从而允许它读取并打印出原本属于对方隐私级别的变量 `secretNumber`[^4]。 #### 常量成员函数成为友元的情况 如果希望让某些特定型的常量对象也支持似的特权,则可以通过添加额外的关键字来实现这一点。例如: ```cpp class Container { private: float dataMember; public: explicit Container(float d) : dataMember(d){} const float getData() const {return this->dataMember;} friend bool operator==(const Container &lhs, const Container &rhs); }; bool operator==(const Container &lhs, const Container &rhs) { return lhs.getData()== rhs.getData(); } ``` 上述代码片段展示了如何创建两个容器实例之间的相等比较运算符重载版本。值得注意的是,在此情况下,即便左侧表达式是恒定不变的形式(即带有 `const`),右侧仍然能正常工作因为它们都是由同一个外部实体所管理着——这就是所谓的“双面胶水”,既保持了一致性又实现了灵活性[^5]。
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