c++中的友元详解

一、前言：
有时候，普通函数需要直接访问一个类的私有或者保护成员。如果没有友元机制的话，那么只有把这些成员的权限设置为公共的，从而，任何函数都可以无拘束的访问它了。为了同时可以保护类的私有成员，又可以实现数据共享，所以就可以使用友元机制了。

二、友元通常使用场景

• 运算符重载某些地方，使用友元（后面博客会讲这方面的内容）
• 两个类数据共享的时候，使用友元

三、友元的使用
注意事项：

• 如果访问类的非静态成员时，需要友元提供一个对象作为参数，才可以访问

• 如果访问类的静态成员时，不需要参数

• 普通友元函数
  目的：使用普通函数，就可以访问类的私有成员。
  例子：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

class Student
{
private:
    string name;
    int age;
    static int num;
public:
    Student(string s, int a)
    {
        name = s;
        age = a;
    }
    friend void print_no_static(const Student &);     //通过友元函数，打印出所有的非静态成员
    friend void print_static();                      //通过友元函数，打印出所有的静态成员

};
int Student::num = 10;
void print_no_static(const Student & s)
{
    cout << "非静态成员:" << endl;
    cout << "name: " << s.name << endl;
    cout << "age: " << s.age << endl;
}
void print_static()
{
    cout << "静态成员:" << endl;
    cout << "num= " << Student::num << endl;
}

void main()
{
    Student s("Ouyang", 21);
    print_no_static(s);
    print_static();
    system("pause");

}

输出结果：

作为普通函数，其实现是在类的外部，调用则是直接按照正常的函数调用。

• 类成员中的一个成员函数，作为另外一个类的友元函数
  目的：该函数需要访问另外一个类的私有或者保护成员，比对其进行一些操作。现实生活中的一个例子就是：老师类需要对学生的成绩进行修改。
  例子：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Student;
class Teacher
{
public :
    void change_student_grade(Student & s);     //定义一个成员函数
};
class Student
{
private:
    int grade;
    string name;
public:
    Student(string s, int g)
    {
        grade = g;
        name = s;
    }
    friend void Teacher::change_student_grade(Student & s);     //声明该成员函数为Student的友元函数
    void print()
    {
        cout << "name= " << name << endl;
        cout << "grade=  " << grade << endl;
    }
};
void Teacher::change_student_grade(Student & s)                 //实现该友元函数
{
    s.grade = 95;
}

int main()
{
    Student s("Ouyang", 100);
    Teacher t;
    cout << "修改前：" << endl;
    s.print();
    t.change_student_grade(s);
    cout << "修改后：" << endl;
    s.print();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

一个类的成员函数作为另外一个类的成员函数时，函数的声明在类内，实现还是在类外。

• 友元类
  目的：使用单个声明使Y类的所有函数成为类X的友元，它提供一种类之间合作的一种方式，使类Y的对象可以具有类X和类Y的功能。

例子：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;


class Student;
class Teacher
{
public :
    void print(Student & s);
};
class Student
{
private:
    int age;
    string name;
    friend Teacher;                //声明Teacher为Student的友元类
public :
    Student(string s, int a)
    {
        name = s;
        age = a;
    }
};
void Teacher::print(Student & s)
{
    cout << "name: " << s.name << endl;
    cout << "age: " << s.age << endl;
}

int main()
{
    Student s("Ouyang", 21);
    Teacher t;
    t.print(s);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果：

四、友元函数和类成员函数的区别

1. 成员函数有this指针，而友元函数没有this指针。
2. 友元函数是不能被继承的，就像父亲的朋友未必是儿子的朋友。