友元函数和友元类怎么用打破封装的特殊场景-C++-PHP中文网

友元函数和友元类怎么用打破封装的特殊场景

P粉602998670

发布： 2025-08-16 20:13:01

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友元函数是用friend关键字声明的非成员函数，可访问类的私有和保护成员；例如复数类中重载operator+作为友元实现私有成员相加。

友元函数和友元类怎么用打破封装的特殊场景

友元函数和友元类是C++中一种特殊的机制，允许外部函数或类访问另一个类的私有（private）和保护（protected）成员。虽然封装是面向对象编程的重要原则，但在某些特定场景下，适当使用友元可以提升性能或简化设计，而不会破坏整体的可维护性。

什么是友元函数

友元函数不是类的成员函数，但它被声明为类的“朋友”，因此可以访问该类的所有成员，包括私有成员。

在类内部使用 friend 关键字声明一个函数即可将其设为友元函数。

示例：

比如我们有一个表示复数的类，希望重载 operator 来支持输出，但由于输出操作符通常不是成员函数（否则左边是对象），就需要用友元来访问私有数据。

class Complex {
private:
    double real, imag;
public:
    Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}
    
    // 声明友元函数
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Complex& c);
};

// 定义友元函数
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Complex& c) {
    os << c.real << " + " << c.imag << "i";
    return os;
}

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这样，operator

什么是友元类

当一个类需要访问另一个类的私有成员时，可以将前者声明为后者的友元类。这意味着友元类的所有成员函数都能访问目标类的私有和保护成员。

示例：

比如我们有两个类：Teacher 和 Student，Teacher 需要读取 Student 的成绩信息（假设成绩是私有的），但又不希望公开 getter 方法。

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class Student;

class Teacher {
public:
    void checkScore(const Student& s);
};

class Student {
private:
    int score;
public:
    Student(int s) : score(s) {}
    
    // 声明 Teacher 为友元类
    friend class Teacher;
};

void Teacher::checkScore(const Student& s) {
    std::cout << "Student's score: " << s.score << std::endl; // 可以直接访问
}

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这里 Teacher 类被声明为 Student 的友元，因此它可以访问 Student 的私有成员 score。