C++小课堂——friend友元

在C++中，friend 关键字用于声明友元（friend）。友元是一种机制，允许某个函数(可以是其它类的成员函数，或者是某个外部函数)或类访问另一个类的私有成员。friend 关键字可以用于函数、类、或整个类的成员函数。

一般来说，最好在类定义开始或结束前的位置集中声明友元。

1. 友元函数

class MyClass {
private:
    int privateMember;

public:
    MyClass(int value) : privateMember(value) {}

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

// 定义友元函数，可以访问私有成员
void friendFunction(const MyClass& obj) {
    std::cout << "Friend Function: " << obj.privateMember << std::endl;
}

int main() {
    MyClass obj(42);

    // 调用友元函数
    friendFunction(obj);

    return 0;
}

在这个例子中，friendFunction 被声明为 MyClass 的友元函数，因此它可以访问 MyClass 的私有成员 privateMember。

2. 友元类

class MyClass {
private:
    int privateMember;

public:
    MyClass(int value) : privateMember(value) {}

    // 声明友元类
    friend class FriendClass;
};

// 友元类可以访问私有成员
class FriendClass {
public:
    void accessPrivateMember(const MyClass& obj) {
        std::cout << "FriendClass accessing private member: " << obj.privateMember << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj(42);

    // 创建友元类的对象
    FriendClass friendObj;

    // 调用友元类的函数，访问私有成员
    friendObj.accessPrivateMember(obj);

    return 0;
}

在这个例子中，FriendClass 被声明为 MyClass 的友元类，因此它可以访问 MyClass 的私有成员。

如果一个类指定了友元类，则友元类的成员函数可以访问此类包括非公有成员在内的所有成员。

3. 友元成员函数

class MyClass {
private:
    int privateMember;

public:
    MyClass(int value) : privateMember(value) {}

    // 声明友元成员函数
    friend void FriendFunction(const MyClass& obj);
};

// 定义友元成员函数，可以访问私有成员
void FriendFunction(const MyClass& obj) {
    std::cout << "Friend Function: " << obj.privateMember << std::endl;
}

int main() {
    MyClass obj(42);

    // 调用友元成员函数
    FriendFunction(obj);

    return 0;
}

这个例子中，FriendFunction 被声明为 MyClass 的友元成员函数，允许它访问 MyClass 的私有成员。

友元关系不存在传递性

必须要注意的一点是，友元关系不存在传递性。也就是说，每个类负责控制自己的友元类或友元函数。（朋友的朋友不是我的朋友）

友元小结

• 友元关系不能被继承（爸爸的朋友不一定是儿子的朋友）。
• 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。
• 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声明。

使用友元机制需要注意，因为它打破了封装性，可能导致代码的耦合性增加。因此，在使用友元时应慎重考虑设计。友元的设计可以在某些情况下提供更灵活的访问权限，但通常应当优先考虑良好的封装性。