C++友元的理解

  我们知道，一个类中可以有公用的（public）成员和私有的（private）成员，在一个家庭的住宅中，我们可以将客厅比喻为公用部分，因为通常客厅是允许任何来访客人进入的，而卧室则不希望外人进入，只允许家人进入，可以将卧室看作是私有部分。类外可以访问本类中的公用成员，但只有本类中的成员函数可以访问本类中的私有成员。 而这篇博客我要介绍的友元(friend) 则是一个例外。
  friend的意思是朋友，或者说是好友，参考我上边举的例子，有的家庭可能会这样处理，卧室除了允许本家庭的成员可以进入之外，还会允许一些亲密的好朋友进入。在C++中，这种关系以关键字friend声明，译为友元。友元可以访问与其有好友关系的类中的私有成员。 这也正是我举这个例子最终想要说明的东西，希望可以帮助大家理解。
  友元包括友元函数和友元类。

1. 友元函数

  如果在类外定义一个函数，在类体中用friend关键字对其进行声明，这个函数就称为本类的友元函数。友元函数可以访问这个类中的私有成员，就像是这个家庭允许一个好朋友进入家里的卧室一样。那这样的函数有什么作用呢？我们来看看下面这个问题。
  我们都知道普通的成员函数有一个隐藏的形参，即this指针，它总是会在所有参数的第一个位置，在这样的情形之下，我们如果想把插入流运算符“>>”和输出流运算符“<<”重载为成员函数时，可以发现并不能成功。因为实际中使用的cout或者cin必须是第一个参数时，才能正常使用，正是这个原因，C++规定运算符“<<”（“>>”）重载函数的第一个参数和函数返回值类型都必须是ostream（istream）类型的引用， 规定返回值则是为了可以连续输出（输入）。因此我们无法将这俩种运算符重载为成员函数，而如果重载为普通函数则无法访问类中的私有成员，而如果将其重载为友元函数则可以完美的解决这个问题。
  下面以输出流运算符“<<”的重载为例，给出代码，帮助理解。

#include <iostream>
using namespace std;

class Date{
	friend ostream& operator<<(ostream &output, Date &d);//将运算符重载函数声明为友元函数
public:
	Date(int y, int m, int d) : year(y), mouth(m), day(d)
	{} //构造函数
private:
	int year;
	int mouth;
	int day;
};

ostream& operator<<(ostream &output, Date &d)//实现
{
	output << d.year << "-" << d.mouth << "-" << d.day << endl;
	return output;
}

int main()
{
	Date d(2020, 10, 24);
	cout << d;//编译器将此解释为operator<<(cout, d)

	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：

2. 友元类

  不仅可以将一个函数声明为友元，声明一个类为友元也同样可以。如将类B声明为类A的友元类，就像是类A将类B当做是自己好朋友，这时友元类B中的所有函数都是类A的友元函数，可以访问类A中的私有成员（当然可以访问私有成员就意味着所有成员都可以访问）。声明友元类的一般形式为：friend 类名； 如在类A中用以下语句声明类B为其友元类：

friend B;

  关于友元类，有俩点内容需要额外注意：

1. 友元的关系是单向的而非双向的，不具有交换性。 如声明类B为类A的友类，并不等于类A为类B的友元类，类A中的成员函数不能访问类B中的私有数据。这一点有点类似在现实生活的交友不慎，你可能当某个人是你的好朋友，可在他心中却未必把你当做他的朋友，只能说是错付了~
2. 友元的关系不能传递。 如果说类B是类A的友元类，类C是类B的友元类，则并不能说明类C是类A的友元类。如果想让类C是类A的友元类，则应在类A中另外声明。这一点很好理解，就像张三的好友是李四，而李四有个好友叫王五，显然王五不一定是张三的好友。