C++ 友元函数和友元类
前言
在本文中，您将学习在C ++中创建友元函数和友元类，并在程序中有效地使用它们。OOP的重要概念之一是数据隐藏，即非成员函数无法访问对象的私有或受保护的数据。但是，有时这种限制可能迫使程序员编写冗长而复杂的代码。因此，C ++编程内置了一种机制，可以从非成员函数访问私有或受保护的数据，这是使用友元函数和友元类完成的。
C ++中的友元函数
如果将函数定义为友元函数，则可以使用函数访问类的私有数据和受保护数据。通过使用关键字friend，编译器知道给定的函数是友元函数。要访问数据，应该在类的内部以关键字friend开始声明友元函数(可以是类内部的任何地方，可以是private部分，也可以是public部分)。
C ++中的友元函数声明
class class_name
{
... .. ...
friend return_type function_name(argument/s);
... .. ...
}现在，您可以将友元函数定义为访问该类数据的普通函数。friend定义中未使用任何关键字。
class className
{
... .. ...
friend return_type functionName(argument/s);
... .. ...
}
return_type functionName(argument/s)
{
... .. ...
// 可以从这个位置访问className的私有和受保护数据
//因为此函数是className的友元函数。
... .. ...
}
/* C ++程序演示友元函数的工作。*/
#include
class base {
public:
// 友元函数
friend int display_friend(base);
private:
int a = 1;
protected:
int b = 2;
};
// 友元函数的定义
int display_friend(base m) {
//从非成员函数访问私有数据和受保护数据
int c = m.a + m.b;
return c;
}
int main() {
base base1;
std::cout << "输出：" << display_friend(base1) << std::endl;
system("pause");
return 0;
} 输出结果：
3
分析：
这里，友元函数display_friend() 在base类中声明。因此，可以从这个函数访问类中的私有数据和受保护数据。
若将友元函数在类中的声明去掉，则程序会报错：
去掉友元函数在类中的声明之后代码如下：
/* C ++程序演示友元函数的工作。*/
#include
class base {
public:
// 友元函数
//friend int display_friend(base);
private:
int a = 1;
protected:
int b = 2;
};
// 友元函数的定义
int display_friend(base m) {
//从非成员函数访问私有数据和受保护数据
int c = m.a + m.b;
return c;
}
int main() {
base base1;
std::cout << "输出：" << display_friend(base1) << std::endl;
system("pause");
return 0;
} 编译器报错：
使用友元函数添加两个不同类的私有或受保护成员变量
#include
class base2; // 类base2的前置声明
class base1 {
public:
// 友元函数声明
friend int display_friend(base1, base2);
private:
int a = 1;
};
class base2 {
public:
// 友元函数声明
friend int display_friend(base1, base2);
protected:
int b = 2;
};
// 友元函数的定义
// 函数display_friend()是类base1和base2的友元函数
int display_friend(base1 m1, base2 m2) {
//从非成员函数访问私有数据和受保护数据
int c = m1.a + m2.b;
return c;
}
int main() {
base1 A;
base2 B;
std::cout << "输出：" << display_friend(A, B) << std::endl;
system("pause");
return 0;
} 输出结果：
3
分析：
在这个程序中，类base1和base2已经将display_friend()声明为friend函数。因此，这个函数可以访问这两个类的私有数据或受保护数据。在这里，display_friend()函数将两个对象A和B的私有数据 a 和受保护数据 b 相加，并将其返回给main函数。
为了使这个程序正常工作，应该像上面的实例中所示的那样，对一个类base2进行前置声明。这是因为使用以下代码在class base1中引用了class base2的友元函数：friend int display_friend（base1，base2）;
友元类(friend class)
类似地，像一个友元函数一样，一个类也可以使用关键字friend成为另一个类的友元类。例如:
... .. ...
class B;
class A
{
// class B 是 class A的友元类
friend class B;
... .. ...
}
class B
{
... .. ...
}当一个类成为另一个类的friend类（友元类）时，这就意味着这个类的所有成员函数都是另一个类的友元函数。
在这个程序中，B类的所有成员函数都是A类的朋友函数，因此B类的任何成员函数都可以访问A类的私有和受保护的数据，但是A类的成员函数不能访问B类的数据。
例如下面的代码：
#include
class B; // 前置声明
class A {
// class B 是class A的友元类
friend class B;
private:
int a = 1;
protected:
int b = 2;
};
class B {
public:
// 类B的成员函数
int displayB(A a1) {
int c = a1.a + a1.b;
return c;
}
};
int main() {
A a2;
B b2;
std::cout << b2.displayB(a2) << std::endl;
} 输出结果：
3
分析：
类B 为类A 的友元类，类B中的成员函数可以访问类A的私有数据和受保护数据。
C ++编程中如何互为友元类
如何实现classA与B互为友元，即A可以访问B的私有，B也可以访问A的私有呢？案例如下：
#include
class B; // 前置声明
class A {
// class B 是class A的友元类
friend class B;
private:
int a = 1;
protected:
int b = 2;
public:
int displayA(B);
};
class B {
// class A 是class B 的友元类
friend class A;
public:
// 类B的成员函数
int displayB(A a1) {
int c = a1.a + a1.b;
return c;
}
private:
int e = 3;
protected:
int f = 4;
};
// 类A的成员函数
int A::displayA(B b1) {
int g = b1.e + b1.f;
return g;
}
int main() {
A a2;
B b2;
std::cout << b2.displayB(a2) << std::endl; // 3
std::cout << a2.displayA(b2) << std::endl; // 7
} 输出结果：
3
7
互为友元类的做法就是，在class A中声明friend class B;在classB 中声明friend class A;
注意：类A中使用到了类B的地方必须在类B的声明后定义，在类A中只能声明。例如上边类A中的displayA() 函数，不能在类A中直接定义，只能放在类B的声明之后定义。