C++ 友元

采用类的机制后实现了数据的隐藏与封装，类的数据成员一般定义为私有成员，成员函数一般定义为公有的，依此提供类与外界间的通信接口。但是，有时需要定义一 些函数，这些函数不是类的一部分，但又需要频繁地访问类的数据成员，这时可以将这些函数定义为该函数的友元函数。除了友元函数外，还有友元类，两者统称为 友元。友元的作用是提高了程序的运行效率（即减少了类型检查和安全性检查等都需要时间开销），但它破坏了类的封装性和隐藏性，使得非成员函数可以访问类的 私有成员。

友元函数 ：

友元函数是可以直接访问类的私有成员的非成员函数。它是定义在类外的普通函数，它不属于任何类，但需要在类的定义中加以声明，声明时只需在友元的名称前加上关键字friend，其格式如下：

 friend  类型 函数名(形式参数);

友元函数的声明可以放在类的私有部分，也可以放在公有部分，它们是没有区别的，都说明是该类的一个友元函数。
一个函数可以是多个类的友元函数，只需要在各个类中分别声明。
友元函数的调用与一般函数的调用方式和原理一致。

友元类 ：

友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的隐藏信息（包括私有成员和保护成员）。       
当希望一个类可以存取另一个类的私有成员时，可以将该类声明为另一类的友元类。
定义友元类的语句格式如下：
  friend class 类名;
  其中：friend和class是关键字，类名必须是程序中的一个已定义过的类。

  例如，以下语句说明类B是类A的友元类：
  class A
  {
         …
  public:
         friend class B;
         …
  };
  经过以上说明后，类B的所有成员函数都是类A的友元函数，能存取类A的私有成员和保护成员。

通过一段代码进一步说明：

#include <iostream>

using namespace std;

class B;

class A{
    private:
        int x;
    public:
        A();
        void display(B &);
};

class C;

class B{
    private:
        int y;
        int z;
    public:
        B();
        B(int, int);
    friend void A::display(B &);//友元成员函数
    friend void display(B &);//友元函数
    friend class C;//友元类
};

class C{
    private:
        int sum;
        void calc(B &);
    public:
        C();
        void display(B &);
};

//必须在友元关系的类后进行定义
void display(B &v)//友元函数
{
    cout << v.y << " " << v.z << endl;
}

A::A()
{
    this->x = 0;
}

void A::display(B &v)//友元成员函数
{
    this->x = v.y + v.z;
    cout << this->x << endl;
}

B::B()
{
    this->y = 0;
    this->z = 0;
}

B::B(int y, int z)
{
    this->y = y;
    this->z = z;
}

C::C()
{
    sum = 0;
}

void C::display(B &v)
{
    this->calc(v);
    cout << sum << " = " << v.y << " + " << v.z << endl;
}

void C::calc(B &v)
{
    sum = v.y + v.z;
}

int main()
{
    A a;
    B b(2, 3);
    display(b);
    a.display(b);
    C c;
    c.display(b);

    return 0;
}

使用友元类时注意：
(1) 友元关系不能被继承。
(2) 友元关系是单向的，不具有交换性。若类B是类A的友元，类A不一定是类B的友元，要看在类中是否有相应的声明。
(3) 友元关系不具有传递性。若类B是类A的友元，类C是B的友元，类C不一定是类A的友元，同样要看类中是否有相应的申明
注意事项：
1.友元可以访问类的私有成员。
2.只能出现在类定义内部，友元声明可以在类中的任何地方，一般放在类定义的开始或结尾。
3.友元可以是普通的非成员函数，或前面定义的其他类的成员函数，或整个类。
4.类必须将重载函数集中每一个希望设为友元的函数都声明为友元。
5.友元关系不能继承，基类的友元对派生类的成员没有特殊的访问权限。如果基类被授予友元关系，则只有基类具有特殊的访问权限。该基类的派生类不能访问授予友元关系的类。