c++怎么使用friend友元函数和友元类_c++ friend函数与友元类使用方法

友元函数和友元类可访问私有成员，用于操作符重载等场景；友元函数非成员函数，用friend声明；友元类所有成员可访问目标类私有成员，关系单向；成员函数亦可作友元，需前置声明；友元不继承、不传递，应谨慎使用以维护封装性。

在C++中，友元函数和友元类是一种特殊的机制，允许外部函数或另一个类访问当前类的私有（private）和保护（protected）成员。这打破了封装性，但某些场景下非常实用，比如操作符重载、两个类紧密协作等。

友元函数的使用方法

友元函数不是类的成员函数，但它可以访问类的所有成员，包括 private 和 protected 成员。要在类中声明一个友元函数，使用 friend 关键字。

示例：定义一个友元函数来输出类的私有数据

#include 
using namespace std;

class MyClass {
private:
    int secret;
public:
    MyClass(int s) : secret(s) {}

    // 声明友元函数
    friend void showSecret(const MyClass& obj);
};

// 友元函数定义，可以访问 MyClass 的私有成员
void showSecret(const MyClass& obj) {
    cout << "Secret value: " << obj.secret << endl;  // 直接访问 private 成员
}

int main() {
    MyClass obj(42);
    showSecret(obj);  // 输出: Secret value: 42
    return 0;
}

注意：友元函数定义在类外，不加 friend 前缀；它也不是类的成员，因此不能通过对象调用（除非作为普通函数），也不能使用 this 指针。

友元类的使用方法

如果一个类被声明为另一个类的友元类，那么这个友元类的所有成员函数都可以访问原类的私有和保护成员。

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示例：Box 类允许 Storage 类访问其私有成员

#include 
using namespace std;

class Box {
private:
    double width;
public:
    Box(double w) : width(w) {}

    // 声明 Storage 类为友元类
    friend class Storage;
};

class Storage {
public:
    void printWidth(const Box& box) {
        cout << "Box width: " << box.width << endl;  // 访问 Box 的 private 成员
    }
};

int main() {
    Box box(10.5);
    Storage storage;
    storage.printWidth(box);  // 输出: Box width: 10.5
    return 0;
}

注意：友元关系是单向的。上面的例子中，Storage 可以访问 Box，但 Box 不能访问 Storage 的私有成员，除非反过来也声明友元。

友元函数作为全局函数或成员函数

除了全局函数，友元也可以是一个其他类的成员函数。这时需要先声明类，再定义成员函数，并在目标类中用 friend 声明该函数。

示例：将一个类的成员函数设为另一个类的友元

#include 
using namespace std;

class Target;  // 提前声明

class Helper {
public:
    void assist(const Target& t);  // 成员函数声明
};

class Target {
private:
    int value;
public:
    Target() : value(100) {}

    // 声明 Helper::assist 为友元函数
    friend void Helper::assist(const Target&);
};

// 定义友元成员函数
void Helper::assist(const Target& t) {
    cout << "Accessing private value: " << t.value << endl;
}

int main() {
    Target t;
    Helper h;
    h.assist(t);  // 输出: Accessing private value: 100
    return 0;
}

关键点：必须确保编译器能识别 Target 类和 Helper::assist 函数的声明顺序，通常需要前置声明。

使用注意事项与建议

• 友元破坏了封装性，应谨慎使用，仅在必要时（如运算符重载、工厂模式、调试工具）才使用。
• 友元关系不能被继承。基类的友元不能访问派生类的私有成员。
• 友元关系不具备传递性。A 是 B 的友元，B 是 C 的友元，不代表 A 能访问 C 的私有成员。
• 尽量避免滥用友元，优先考虑公有接口设计。

基本上就这些。合理使用 friend 能提升灵活性，特别是在实现 IO 流操作符（如 operator）时非常常见。