【C++】友元函数与友元类

最新推荐文章于 2025-04-11 21:16:53 发布

roman_fan

最新推荐文章于 2025-04-11 21:16:53 发布

阅读量422

点赞数 3

分类专栏： C++ 文章标签： c++ 开发语言

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_40514381/article/details/146414204

版权

C++ 专栏收录该内容

9 篇文章

订阅专栏

下面详细介绍 C++ 的友元函数和友元类，并附带代码示例。

1. 友元函数 (Friend Function)

概念： 友元函数是定义在类外部的普通函数，但它被声明为类的“朋友”。这意味着友元函数可以访问类的私有 (private) 和保护 (protected) 成员，就像类的成员函数一样。
声明： 在类定义中使用 friend 关键字声明友元函数。
目的：
- 打破封装性： 在某些情况下，需要一个外部函数直接操作类的内部数据，而不想通过公共接口（getter/setter）进行。友元函数提供了一种受控的方式来打破封装，但仍保持一定的安全性。
- 运算符重载： 友元函数常用于运算符重载，特别是当需要访问两个不同类的私有成员时。
- 提高效率： 直接访问私有成员有时比通过公共接口访问更有效率，避免了函数调用的开销。
注意点：
- 友元关系是单向的。如果类 A 声明函数 f 为友元，f 可以访问 A 的私有成员，但 A 的成员函数不能访问 f 的私有数据（如果 f 是另一个类的成员函数）。
- 友元关系不能继承。如果类 B 是类 A 的派生类，A 的友元函数不会自动成为 B 的友元函数。
- 友元函数不是类的成员函数，因此它没有 this 指针。
代码示例：

#include <iostream>

class MyClass {
private:
    int secretData;

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

    // 声明友元函数
    friend void friendFunction(const MyClass& obj);
    friend int anotherFriendFunction(const MyClass& obj);

    void printData() { //非友元函数不能访问私有成员
        std::cout << "Data from member function: " << secretData << std::endl;
    }
};

// 友元函数的定义 (在类外部)
void friendFunction(const MyClass& obj) {
    // 可以访问 MyClass 的私有成员
    std::cout << "Data from friend function: " << obj.secretData << std::endl;
}

int anotherFriendFunction(const MyClass& obj)
{
    return obj.secretData;
}

int main() {
    MyClass obj(42);
    obj.printData();        // 输出: Data from member function: 42
    friendFunction(obj);    // 输出: Data from friend function: 42
    std::cout << anotherFriendFunction(obj) << std::endl;//输出 42
    return 0;
}

2. 友元类 (Friend Class)

概念： 如果一个类 A 被声明为另一个类 B 的友元类，那么类 A 的所有成员函数都可以访问类 B 的私有和保护成员。
声明： 在类定义中使用 friend 关键字声明友元类。
目的： 当两个类之间存在紧密合作关系，并且一个类的实现需要直接访问另一个类的内部细节时，可以使用友元类。
注意点：
- 友元关系是单向的。如果类 A 是类 B 的友元类，A 的成员函数可以访问 B 的私有成员，但 B 的成员函数不能访问 A 的私有成员。
- 友元关系不能传递。如果类 A 是类 B 的友元，类 B 是类 C 的友元，这并不意味着类 A 是类 C 的友元。
- 友元关系破坏了封装性，应谨慎使用。
代码示例：

#include <iostream>

class ClassB;  // 前向声明

class ClassA {
public:
    void accessClassB(ClassB& obj); // 声明一个成员函数，它将访问 ClassB
};

class ClassB {
private:
    int secretData;

public:
    ClassB(int data) : secretData(data) {}

    // 声明 ClassA 为友元类
    friend class ClassA;
};

// ClassA 的成员函数定义
void ClassA::accessClassB(ClassB& obj) {
    // 可以访问 ClassB 的私有成员
    std::cout << "Accessing ClassB's secret data from ClassA: " << obj.secretData << std::endl;
}

int main() {
    ClassB objB(100);
    ClassA objA;
    objA.accessClassB(objB); // 输出: Accessing ClassB's secret data from ClassA: 100
    return 0;
}