C++——友元（友元函数、友元类和友元成员函数详解）

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友元函数

在C++编程语言中，友元函数（Friend Function）是一种特殊的函数，具有访问类中私有成员的权限，尽管它不是类的成员函数。友元函数的存在使得类的设计更加灵活，能够在需要时授予外部函数访问类的私有成员的能力。本文将详细介绍C++中的友元函数，包括其定义、使用场景、优缺点以及示例。

一、定义

友元函数是在一个类中声明的一个非成员函数，但在类的内部声明该函数为友元。这意味着该函数可以访问该类的私有成员，包括私有变量和私有函数。友元函数的声明通常位于类的声明中，但其实现则位于类外部。

语法：

 friend void friendFunction(const MyClass& obj); 

案例：

#include <iostream> using namespace std; class MyClass { 
    private: int privateData; public: MyClass(int data) : privateData(data) { 
   } // 声明友元函数 friend void friendFunction(const MyClass& obj); // Getter函数 int getPrivateData() const { 
    return privateData; } }; // 友元函数实现 void friendFunction(const MyClass& obj) { 
    cout << "Friend function accessing private data: " << obj.privateData << endl; } int main() { 
    MyClass myObj(42); friendFunction(myObj); // 调用友元函数 cout << "Private data accessed via getter: " << myObj.getPrivateData() << endl; return 0; } 

如果需要将普通函数声明为某个类的友元函数，只需要在该类中进行友元声明即可，不管public或private中进行声明都可以。

语法：

 friend class FriendClass; 

案例：

#include <iostream> using namespace std; class MyClass; class FriendClass { 
    public: void accessPrivateData(const MyClass& obj); }; class MyClass { 
    private: int privateData; public: MyClass(int data) : privateData(data) { 
   } // 声明友元类 friend class FriendClass; int getPrivateData() const { 
    return privateData; } }; // 友元类成员函数实现 void FriendClass::accessPrivateData(const MyClass& obj) { 
    cout << "Friend class accessing private data: " << obj.privateData << endl; } int main() { 
    MyClass myObj(42); FriendClass friendObj; friendObj.accessPrivateData(myObj); // 调用友元类的成员函数 return 0; } 

语法：

 friend int FriendMemberFunction(const MyClass& obj); 

案例：

#include <iostream> using namespace std; class MyClass; // 声明友元成员函数 int FriendMemberFunction(const MyClass& obj); class MyClass { 
    private: int privateData; public: MyClass(int data) : privateData(data) { 
   } // 声明友元成员函数 friend int FriendMemberFunction(const MyClass& obj); int getPrivateData() const { 
    return privateData; } }; // 友元成员函数实现 int FriendMemberFunction(const MyClass& obj) { 
    return obj.privateData; } int main() { 
    MyClass myObj(42); int data = FriendMemberFunction(myObj); // 调用友元成员函数 cout << "Private data accessed via friend member function: " << data << endl; return 0; } 

二、使用场景

1、访问私有成员：
主要作用是允许外部函数或类访问另一个类的私有成员，从而实现对类的细粒度控制。
2、操作符重载：
当需要重载类的操作符（如<<、>>、+、-等）时，友元函数可以访问私有成员，实现合适的操作。
3、提高效率：
在某些情况下，使用友元函数可以提高程序的执行效率，因为它可以直接访问类的私有成员，而不需要通过访问器函数（getter和setter）。

三、缺点

1、破坏封装性：
友元函数可以突破类的封装性，使得类的私有成员可以被外部函数直接访问，可能会降低代码的安全性和可维护性。（友元也破环了类的隐藏与封装，所以必须慎用 （牺牲安全，提高效率））
2、难以维护：
当程序变得复杂时，友元函数的使用可能会导致代码变得难以理解和维护。

友元不能 继承，交换，传递